JPH0269653A - ピーク値検出回路 - Google Patents

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、超音波測定装置のピーク値検出回路に関し
、詳しくは、超音波探傷装置において、ゲート期間内で
ピーク値をサンプルホールドすることができるようなピ
ーク値検出回路に関する。

［従来の技術］ 超音波測定装置では、一般に、エコー受信信号のピーク
値を検出するのにピーク値検出回路が用いられているが
、入力信号の周波数が高くなると高い周波数の信号波形
に追随させてピークホールドすることが難しくなるので
、通常、高周波信号のピーク値の検出を比較的容易に行
える検波回路を前段に置いたピークホールド回路により
行っている。

超音波測定装置の１つである超音波探傷装置のピーク値
検出回路は、高周波増幅器により増幅したエコー受信信
号又はこの信シコ・を検波したイ、）号（以ドこれらを
含めて受信信ｚ）という）を受けて、その目的とする位
置にゲートをかけ、ＰＲＦ　（送信パルス信号の繰り返
し周波数）に対応して得られる人力信号のゲート期間内
におけるピーク電圧値を検出し、これを直流電圧値に変
換して出力する機能を有している。

この種の従来のピーク値検出回路としては第３図に示す
ような回路を挙げることができる。

第３図において、１２は、受信信号が人力される受信信
号入力端子である。この受信信号入力端１２に加えられ
た入力信号は、ゲート回路１６とコンパレータ１５に入
力サレる。コンパレータ１５は、受信信号を受けて、こ
れと比較電圧レベルとを比較し、比較電圧レベルを越え
たことを検出することで表面エコーの位置を検出し、こ
の検出信号をゲートパルス発生回路１４に送出する。

１３はトリガ入力端子であって、ここに人力されるトリ
ガ信号は、送信パルス周期毎に超音波プローブ（以下プ
ローブ）に加えられる送部パルスイ、）号に対応して発
生する。このトリガ入力端子１３に加えられたトリガ信
号は、ゲートパルス発生回路１４に送出され、受信イ、
ト号入力端子１２に受信信号が加わると、ゲートパルス
発生回路１４は、前記トリガ信号とコンパレータ１５の
出力信づとを受け、検出された表面エコー受信信号の時
間位置を基準としてあらかじめ設定された所定時間をカ
ウントし、その後にあらかじめ設定された幅のゲートパ
ルスを発生する。そして発生したゲートパルスをゲート
回路１６に加えてそのゲートをゲートパルス幅で決定さ
れる一定期間だけ開く。

ゲート回路１６は、ゲートパルスが印加されている間の
一定期間ゲートを開き、その期間の受信信号を抽出して
、次段のピークホールド回路１７に送出する。ピークホ
ールド回路１７は、ゲート回路１６により抽出された受
信信号からそのうちのピーク値をホールドして一時的に
そのピーク電圧値を保持する。

サンプルホールドパルス発生口′ｔ！ｒ１８は、ゲート
パルス発生回路１６からゲートパルスを受け、その後縁
をトリガとして、サンプルホールド回路１９を駆動する
サンプルホールド信号を発生する。

サンプルホールド回路１９は、ピークホールド回路１７
がホールドしたピーク電圧値をそのアナログ端子２１に
受け、そのデジタル入力端子２０に前記サンプルホール
ド信号を受ける。そして、サンプルホールド信号が加わ
ったタイミングで、アナログ端子２１に加えられたピー
ク電圧値をサンプリングしてこれを直流電圧値としてホ
ールドし、出力端子２２にその電圧値を出力する。

このような構成からなるピーク値検出回路は、送信パル
ス周期毎にピーク電圧値を検出するために、サンプルホ
ールド後に、ピークホールド回路１７のピーク値保持コ
ンデンサに蓄えられている電荷を放電させ、次の周期の
ピーク値電圧を初期値からピークホールドするようにし
ている。そこで、サンプルホールド信号を放電パルス発
生回路２３に加えてその後縁をトリがとして放電パルス
発生回路２３で生成したパルスをピークホールド回路１
７に加えてそのピーク値保持コンデンサに蓄えられてい
る電荷を放電させる。

なお、以上は、超音波エコー受信信号のレベルを検出す
ることで表面エコーの位置を検出してゲートをかけるも
のであるが、ゲートは、送信波を基準としてかけてもよ
く、その他の受信信号を基準としてかけてもよい。した
がって、前記のコンパレータ１５は不要な場合もある。

ここで、ピークホールド回路１７の基本的な回路として
は、第４図に示すような回路を挙げることができる。第
４図において、ダイオード１は、ピーク信号が来た時順
方向となり、チャージコンデンサ２に電荷を貯え、ピー
ク電圧レベルをホールドすることができる。バッファア
ンプ３は、入力インピーダンスを高くしているのでチャ
ージコンデンサ２にホールドされた電圧は、はぼその値
を保ち続けることができ、バッファアンプ３にその時の
ピーク値を得る。

［解決しようとする課題］ しかしながら、前記のようなピークホールド回路をイｆ
するピーク値検出回路にあっては、人力信号°の周波数
が高くなり、その周波数に比べてチャージコンデンサ２
の容量が大きいと、ピークの検出が追従できなくなるの
で、チャージコンデンサ２の容量をあまり大きな値に採
ることはできない。

しかし、逆に、チャージコンデンサ２の容［武を小さく
採ると、今度は、ダイオード１の逆バイアスリーク電流
、バッファアンプ３の入力におけるリーク電流等によっ
て、ホールド電圧が下がってしまうという不都合がある
。しかも、第５図にみるように、欠陥エコー受信信号Ｆ
のピーク電圧値Ｖｐのサンプルホールドは、ゲート信号
の終点より開始するのが通常の方式であるので、入力信
号のピーク値検出信号Ｖｐは、−・旦、ピーク値を検出
した後、同図（ａ）に示すように、放電カーブを描いて
低下してしまうことになる。そこで、サンプルホールド
出力も真のピークレベルではなく、放電曲線りの−・点
Ｖｏをホールドすることとなる。

なお、第５図の（ａ）において、Ｔは、送信パルス信号
波形であり、Ｓは、表面エコーのイハ号波形、Ｇは、ゲ
ート信号、そして、Ｈは、サンプルホールド信−すであ
る。

さらに、前記の場合、ゲート信号の位置又はその幅（期
間或いは間隔）が変化すると、同じ入力信号のピーク値
に対してもサンプルホールドのタイミングが移動してし
まうので、その出力が変動するという不都合も生ずる。

また、ピークホールド回路１７の出力のピーク値検出信
号Ｖｐの放電カーブは、チャージコンデンサ２のコンデ
ンサの容量と、ダイオードの逆バイアスリーク電流、バ
ッファアンプ３の入力リーク電流、コンデンサの等価的
な並列抵抗（コンデンサリーク）、そして、基板のリー
クなどが影響するために、コンデンサ、ダイオード、バ
ッファアンプの部品の選択が問題となり、また、基板実
装に注意しなければならない。

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、ゲート期間内においてピーク値の検出がで
き、かつ現実のピークに近いピーク値をホールドするこ
とができるピーク値検出回路を提供することを目的とす
る。

［課題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ピーク値検
出回路の構成は、ゲート回路に対してゲートパルスを発
生するゲートパルス発生回路と、ゲート回路の出力信号
の電圧を比較対象となる電圧と比較して出力信号が比較
対象となる電圧を越えているときにサンプルホールド回
路にサンプルホールド信号を発生するパルス発生回路と
を備えるものである。

［作用コ このように、ゲート回路の出カイ３号の電圧レベルと比
較電圧とを比較して比較レベルを越えているときにサン
プルホールド回路にサンプルホールド信号を発生するよ
うにしているので、ゲート期間の間隔の中で、人力信号
が比較電圧レベルを越えた時点のすぐ後において、ピー
ク値をサンプルホールドすることができる。

その結果、ピークホールド回路の出力を一定時間保持す
るために、ピークホールド回路の後段に設けられている
サンプルホールド回路のホールドタイミングを、従来の
ようにゲート期間の終点からサンプルホールド信号を発
生しなくて済み、ピークに近い位置でピーク値をサンプ
ルホールドすることができる。しかも、任意に設定され
るゲートの時間間隔等によってピークの検出位置がずれ
るようなことはなく、ゲート幅に影響を受けないで、現
実のピークに近いピーク値をピーク値として得ることが
できる。

［実施例コ 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、この発明のピーク値検出回路の一実施例のブ
ロック図であり、第２図は、その動作のタイミングチャ
ートである。なお、第３図と同等の構成要素は同一・の
符号で示す。

第１図において、ゲートパルス発生回路１４より出され
るゲート信号によって、エコー受信信Ｑの人力伝号は、
ゲート回路１６によりゲート信号のある期間だけの信号
のみが抽出されて出力される。その信号はピークホール
ド回路１７に送られ、ピークホールド回路１７で検波さ
れて人力信号のピーク値がホールドされる。

ここで、ゲートパルス発生回路１４は、送信パルス信号
（その波形Ｔ）或いは表面エコー（その信号波形Ｓ）等
の基準となる超ａ波発生の基準点よりゲート期間を作る
ために、特定の受信信号を検出してタイミングをカウン
トして所定のゲート幅のゲート信号を発生するタイミン
グ信号発生回路である。

ゲート回路１６により抽出された人力信号は、このとき
、コンパレータ５にも加えられる。コンパレータ５のも
う一方の比較電圧入力側は、レベル設定器４により設定
された電圧が加えられていて、この電圧レベルが第２図
の（ａ）に示すスレショルドＶＴＲである。

したがって、コンパレータ５の出力は、ゲート開いてい
る間の入力信号（第２図の（ａ）に示す超音波エコー受
信信号）がスレショルドＶＴＨを越えたところで検出信
号Ｐ（第２図の（ｄ）参照）として得られる。次に、こ
の検出信号Ｐが出力信号のパルス幅が設定できる時間幅
可変パルス発生回路８に加えられ、時間幅可変パルス発
生回路６が検出信号Ｐの発生タイミングでサンプルホー
ルド信号Ｈ（第２図の（Ｃ）参照）を発生する。このサ
ンプルホールド信号Ｈは、所望のサンプルホールドのタ
イミング位１ηにまでサンプルホールド信号が発生する
ようにその発生パルスのパルス幅がその制御端Ｐｅａに
加えられる制御信号により外部から設定でき、調整可能
である。この時間幅可変パルス発生回路６は、単安定マ
ルチバイブレーク等によって簡単に作ることができる。

その結果、欠陥エコー受信信号（その波形Ｆ）のピーク
値ＶＰは、第２図の（ａ）に示すように、本来のピーク
値に対して、はとんど低下していない電圧値Ｖｏの位置
で検出でき、時間幅可変パルス発生回路６のパルス幅を
調節することで、その位置をさらに調整できる。しかも
、この場合のピーク値Ｖｐは、ゲート期間内に設定でき
、ゲート期間の人力信号のピークが入ってきた付近のピ
ークホールド値が得られる。

このように、ピークホールド回路１７でホールドされた
ピーク値を、ゲート４１１号の終端からではなく、欠陥
エコー受信信号等の発生したタイミングに合わせて行う
ことができる。そこで、ＰＲＦに対応してゲート期間内
のエコー受信信５に対して、スレショルドＶＴＨを調整
し、それぞれの入力信号がＶＴＲを越えた時点で、サン
プルホールド信号を発生させれば、ピークホールド回路
の出力をピークに近いところでサンプルホールドするこ
とができる。

ナオ、このスレショルドＶＴＲのレベルは、レベル設定
′？Ａ４によりピークレベルを検出したいレベルまでト
ド移動させることができ、このスレショルドＶＴＨがＬ
に設定されていて、検出するピーク値のレベルより大き
いときには、サンプルホールド信号が出力されないので
、ピークホールド出力は出てこない。そこで、順次、ス
レショルドＶＴＲを下げることで、適切な位置に設定し
てピーク値検出ができる。

同様に、時間幅可変パルス発生回路６の時間値を調整す
ることにより、よりピークに近いところにサンプルホー
ルド信号のパルス幅を調節してピークに近いところでピ
ーク値を検出することができる。

従来は、ゲート信号の終点で、サンプルホールド信号を
発生してピーク値をホールドしていたので、データ処理
するピークホールド出力は、真の値より下がってしまう
問題があり、さらにゲート信号の設定範囲を動かすと出
力が変わってしまうという問題があったが、この発明で
は、実施例で示すように、ゲート幅が変化してもその出
力電圧に変化はほとんどない。

以上説明してきたが、実施例では、表面エコーの検出に
対応してゲートパルスを発生させる場合を中心にしてい
るが、これは、表面エコーの検出の場合に限定されるも
のではなく、この発明は、特定の受信信号の状態又は送
信パルス信号等を検出して、その検出信Ｓフを基をとし
、ゲートパルスを発生させてゲートをかけるような場合
に適用できる。

また、ピークホールド回路の構成によっては、必ずしも
電荷蓄積による必要はないので、放電させる必要がなく
、このような場合は放電パルス発生回路は不要である。

また、ピークホールド回路のホールド値をなくす場合に
は放電処理による必要はなく、ピーク値を初期値にクリ
アできればよい。

ナオ、コンパレータとこのコンパレータの出力に応じて
外部からパルス幅が設定可能なサンプルホールド信号を
発生する時間幅可変パルス発生回路（又はサンプルホー
ルドパルス発生回路でも可）は、ｊｌ、Ｌに、ゲート回
路の出力信号の電圧を比較対象となる電圧と比較して出
力信号が比較対象となる電圧を越えているときにサンプ
ルホールド回路にサンプルホールド信号を発生するパル
ス発生回路であればよい。

［発明の効果コ 以ｔの説明から理解できるように、この発明にあっては
、ゲート回路の出力信ηの電圧レベルと比較電圧とを比
較して比較レベルを越えているときにサンプルホールド
回路にサンプルホールド信号を発生するようにしている
ので、ゲート期間の間隔の中で、入力伝号が比較電圧レ
ベルを越えた時点のすぐ後において、ピーク値をサンプ
ルホールドすることができる。

その結果、ピークホールド回路の出力を一定時間保持す
るために、ピークホールド回路の後段に設けられている
サンプルホールド回路のホールドタイミングを、従来の
ようにゲート期間の終点からサンプルホールド信号を発
生しなくて済み、ピークに近い位置でピーク値をサンプ
ルホールドすることができる。しかも、任意に設定され
るゲートの時間間隔等によってピークの検出位置がずれ
るようなことはなく、ゲート幅に影響を受けないで、現
実のピークに近いピーク値をピーク値として得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のピーク値検出回路の一実施例のブ
ロック図であり、第２図は、その動作のタイミングチャ
ート、第３図は、従来のピーク値検出回路のブロック図
、第４図は、そのピークホールド回路の説明図、第５図
は、そのピークホールドタイミングを示す説明図である
。 ■・・・ゲート回路、２・・・ピークホールド回路、３
・・・サンプルホールド回路、４・・・ゲート信号発生
回路、５・・・コンパレータ、６・・・サンプルホール
ド信号発生回路、７・・・レベル設定器。 第１図 第２図 特許出願人　Ｅ１α建機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波受信信号又はその検波信号を受けて所定の
   期間だけ受けた信号を抽出するゲート回路と、このゲー
   ト回路からの出力を受けて前記超音波受信信号のピーク
   値をホールドするピークホールド回路と、このピークホ
   ールド回路の出力をサンプルホールドするサンプルホー
   ルド回路とを有し、測定周期に応じて前記超音波受信信
   号のピーク値を検出するピーク値検出回路において、前
   記ゲート回路に対してゲートパルスを発生するゲートパ
   ルス発生回路と、前記ゲート回路の出力信号の電圧を比
   較対象となる電圧と比較して前記出力信号が前記比較対
   象となる電圧を越えているときに前記サンプルホールド
   回路にサンプルホールド信号を発生するパルス発生回路
   とを備えることを特徴とするピーク値検出回路。
2. （２）パルス発生回路はコンパレータとこのコンパレー
   タの出力に応じて外部からそのパルス幅が設定可能なサ
   ンプルホールド信号を発生するサンプルホールドパルス
   発生回路とを有していて、前記コンパレータは比較対象
   となる電圧を発生電圧が外部から設定可能な電圧発生回
   路から受けることを特徴とする請求項１記載のピーク値
   検出回路。