JPH0357954A - 超音波探傷装置における信号補正回路 - 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〕 本発明は、超音波探傷装置に係わり、特に、被検体の端
部に存在する欠陥を、該端部以外の中間部に存在する欠
陥の検出レベルと同レベルでその大きさを認識して検出
するのに好適な信号補正回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波探傷装置による超音波探傷は、被検体の表
面に対して探触子を一定の距離に相対させ、該探触子よ
り超音波を発射しながら被検体の端部より所定の距離だ
け探触子または被検体を移動して被検体に存在する欠陥
を検出していた。この被検体の欠陥検出は、被検体に入
射された超音波のうち、被検体の表面からの反射波信号
（以下表面エコーという）、被検体の欠陥からの反射波
信号（以下欠陥エコーという）および被検体の底面から
の反射波信号（以下底面エコーという）の各音圧レベル
を利用し、超音波探傷器により欠陥の有無．大きさ，位
置等を検出して行うのが一般的であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記超音波探傷における探触子または被検体を相対移動
させる走査は、通常、被検体の１端側から探傷を開始し
、被検体を通過して被検体の他端側まで行われるが、そ
の際、被検体に入射される超音波のビーム幅のために被
検体の各端部においては、端部以外の中間部に比べて入
射するビーム面積が減少し、そのためどうしても超音波
のエネルギが減少して各反射エコーの音圧レベルが低下
する。第５図は、被検体１の表面１ａに一定の距離を保
って相対させた探触子２を矢印方向に走査した場合の表
面エコーの音圧ＶＦの変化状態を示す例で、探触子２の
走査位置を示すグラフの横軸上のＡは、超音波ビームが
被検体１の端部にかかりはしめる位置、つまり探触子２
が実線の位置にあるときである．ＢからＣの間は、超音
波ビームのエネルギ全部が入射されている範囲で、超音
波のビーム面積がすべて表面ｌａ上に存在する被検体１
の端部以外のいわゆる中間部の範囲である．Ｄは、位Ｗ
Ｃから外れ始める超音波ビームが完全に外れた位置であ
る．． このように、被検体１の端部は入射エネルギが減少する
から、該端部に存在する欠陥からの欠陥エコーレベルも
相対的に減少する。このため、超音波ビームのエネルギ
全部が入射される中間部Ｂ〜Ｃ間に存在する欠陥の大き
さと同程度の大きさの欠陥が前記端部に存在する場合に
は、それが同程度の大きさの欠陥であることを認識する
ことができない問題点を有していた． この問題点は、特にＣスコープ表示の場合に大で、被検
体１の端部付近の表示がぼやけ、端部の境界が不明確に
なり、欠陥の大きさの検出はもちろん欠陥の有無の検出
も困難になる問題点を有していた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、被検体の端部
に存在する欠陥を、該端部以外の中間部に存在する欠陥
の検出レベルと同レベルでその大きさを認識することが
できる超音波探傷装置における信号補正回路を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達戒するため、本発明の超音波探傷装置にお
ける信号補正回路は、被検体の表面に一定の距離で相対
させた探触子より超音波を入射し、被検体からの反射波
信号により欠陥を探傷する超音波探傷器を備えた超音波
探傷装置において、前記反射波信号のうち表面エコーと
欠陥エコーとにそれぞれ独立してゲートをかける複数の
ゲート回路と、被検体の端部以外の中間部からの前記表
面エコーの音圧■。と被検体の任意の位置における前記
表面エコーの音圧■，との関係がＶ．＞ＶＦ≧Ｖ０／２
のとき、前記被検体端部に存在する欠陥からの欠陥エコ
ーの音圧■，を補正し、補正後の音圧Ｖ’ｙ　＝　Ｖ　
ｙ　Ｘ　Ｖ　ｏ／　Ｖ　ｓにする演算回路と、を備える
構或にしたものである。

〔作用〕

被検体の表面との距離を一定に保って相対させなから探
触子を移動し、被検体の１端側から該被検体を通過して
他端側まで走査すると、超音波探傷器により被検体の表
面エコーおよび底面エコーが得られ、被検体に欠陥があ
る場合は表面エコーと底面エコーとの間に欠陥エコーが
出現する。得られた表面エコーと欠陥エコーとは各別に
独立したゲート回路によりゲートをかけられ、ゲートを
かけられた表面エコーの音圧をＶＳ、同じく欠陥エコー
の音圧を■，とし、一方、上記表面エコーの音圧のうち
被検体の端部以外の中間部からの音圧をＶ０とし、これ
らの各音圧を演算回路に入力する． 上記被検体の走査において、走査開始付近および終了付
近のように被検体の端部を走査する場合は、被検体の端
部以外の中間部に比べて被検体表面へ入射される超音波
のビーム面積が減少し、その減少に伴って超音波エネル
ギも相対的に減少して各反射エコーの音圧レベルが低下
する。このため、被検体の端部に欠陥が存在している場
合には、該端部以外の中間部に存在する欠陥と同じ大き
さでもエコーレベルが低下して表示されるから、欠陥の
大きさを正確に検出することができなくなり、前記演算
回路に入力された各エコーの音圧が該演算回路にて以下
のように補正される。すなわち、演算回路に入力された
前記被検体の端部以外の中間部からの表面エコーの音圧
■。と、任意の位置の表面からの表面エコーの音圧Ｖｓ
との関係が■。

＞ＶＦ≧■。／２の場合に、前記被検体に存在する欠陥
からの欠陥エコーの音圧■２が、補正後の音圧Ｖ′Ｆ　
＝Ｖｒ　ｘＶｏ／Ｖｓに補正され、エコーレベルの低下
に伴う被検体端部における評価を中間部と同レベルで評
価することが可能になる。

〔実施例〕

本発明に係わる実施例を第１図ないし第４図を参照して
説明する。図において、３は探触子２に超音波を送受さ
せ、受信した被検体ｌからの反射波信号を出力する超音
波探傷器、４は超音波探傷器３から出力される反射波信
号のうち表面エコーにゲートをかけるゲート回路、５は
ゲート回路４と別に独立して設けられ欠陥エコーにゲー
トをかけるゲート回路、６はゲート回路４．５の出力を
演算し、被検体１の端部に存在する欠陥からの欠陥エコ
ーの音圧を補正する演算回路である。

第２図（ａ）は、被検体１が端部以外の中間部を走査さ
れている状態を示すもので、該中間部に欠陥？１を有し
ている。第２図（ｂ）は、第２図（ａｌの走査に対応し
て出現するエコーを示したもので、表面エコーｓ，，欠
陥エコーＦ１及び底面エコーＢ，が順に出現し、表面エ
コーＳＩにはゲート回路４によりゲートＧ４−１がかけ
られ、欠陥エコーＦ１にはゲート回路５によりゲートａ
Ｓ−＋がかけられる。

この場合の表面エコーＳ１の音圧は■。，欠陥エコーＦ
，の音圧は■■として演算回路６に入力される．つぎに
第３図（ａ）は、被検体１の端部を探傷している状態の
図で、該端部に欠陥ｆ２を有している。第３図（ｂ）は
、第３図（ａ）の探傷に対応して出現するエコーを示し
たもので、第２図（ｂ）と同様に表面エコーＳ２にはゲ
ート回路４によりゲートＧ４−２がかけられ、欠陥エコ
ーＦ２にはゲート回路５によりゲー｝Ｇｓ−ｚがかけら
れ、それぞれの音圧が演算回路６に人力される。そして
この場合の表面エコーＳ２の音圧■，および欠陥エコー
Ｆ２の音圧ＶＦ２は、超音波の全ビーム面積が被検体１
の表面１ａに入射されないことによる超音波エネルギの
減少分だけ第２図（ｂ）より低下したものになっている
。この各音圧の低下は、前記第５図にて説明したように
、超音波の全ビームが表面１ａに入射される範囲、つま
り探触子２の中心の位置がＢ−Ｃ以外の端部において入
射エネルギ量の減少に比例して発生する．そして探触子
２の中心が被検体１の端部に一致したとき、入射エネル
ギ量はＢ−Ｃの範囲の入射エネルギ量の１７２となり、
表面エコーの音圧ＶＦはＢ−Ｃ間の表面エコーの音圧Ｖ
ｏの１／２となる。なお、Ｂ−Ｃ間においては音圧ＶＦ
＝Ｖ０となる。

前記第２図（ａｌに示す欠陥ｆ，と第３図（ａ）に示す
欠陥ｆ２との大きさがほぼ同じの場合、上記の音圧低下
により欠陥『２は欠陥ｆ，の約１／２程度の大きさに過
小評価され不具合となる。このため、これを第４図に示
すフローにて補正する。演算回路６に入力された表面エ
コーＳ１の音圧■。と表面エコーＳＲの音圧ＶＦとがＶ
０＞Ｖ．≧Ｖ　．／２の関係にある場合、つまり、探触
子２の中心が第５図におけるＢまたはＣの位置から被検
体１の端までの間にある場合は、下記の補正式 Ｖ’ｒｚ　＝　Ｖ　ＦＺ　Ｘ　Ｖ　ｏ／　Ｖ　ｓにて欠
陥エコーＦ２の音圧ＶＦ２が０，２に補正される．この
補正により欠陥『２は欠陥ｆ，と同レベルの音圧で検出
され、大きさを誤認することなく正確に評価することが
可能になる。なお、前記音圧ｖ０とＶＦとの関係が、■
，くＶ０／２の場合、つまり探触子２の中心（超音波の
ビーム軸）が被検体１の端から外方へ外れた場合は、た
とえ欠陥ｆｔが存在してその音圧ＶＦＺが検出されても
、この位置には被検体が存在しないのでＶｒｚ＝Ｏとし
て探傷のデータとはしない。したがって、探傷はＶ　ｓ
　＝Ｖ　ｏ／２の関係、つまり探触子２の中心が被検体
１の端と一致する位置で開始または終了となる。

なお、上述した実施例においては被検体ｌに存在する欠
陥を探傷する場合について説明したが、前記信号補正回
路は欠陥探傷ではなく底面を測定する場合についても同
様に使用し得ることはもちろんで、その場合には第２図
（ｂ）に示す底面エコーＢ，および第３図（ｂｌに示す
底面エコーＢ２に、欠陥エコーに変ってゲートをかけそ
の各音圧を演算回路６に入力することになる． また、演算回路６は、アナログ的な回路でもコンピュー
タを使用したディジタル回路でもよいのはもちろんであ
る。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構戒されているので、被
検体の端部に存在する欠陥または底面を、該端部以外の
中間部に存在する欠陥または底面の検出レベルと同レベ
ルでその大きさまたは状態を認識することができるので
、被検体の中間部と端部とにそれぞれほぼ同じ大きさの
欠陥が存在するような場合には、大きさを誤認すること
なく同程度に正確に評価することができ、また、底面状
態の測定においても正確に測定することができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる信号補正回路の１実施例を示す
ブロック図、第２図（ａ）は被検体の端部以外の中間部
を走査する状態の図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の走
査に対応して表示されるエコーを示す図、第３図（ａ）
は被検体の端部を探傷している状態の図、第３図中）は
第３図（ａ）の探傷に対応して表示されるエコーを示す
図、第４図は演算回路における処理フローを示す図であ
る。 第５図は被検体走査時の表面エコーの音圧変化状態を示
す図である。 工・・・被検体、１ａ・・・被検体の表面、２・・・探
触子、３・・・超音波探傷器、４．５・・・ゲート回路
、６・・・演算回路、ｆ，，ｆ，・・・欠陥。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被検体の表面に一定の距離で相対させた探触子より
   超音波を入射し、被検体からの反射波信号により欠陥を
   探傷する超音波探傷器を備えた超音波探傷装置において
   、前記反射波信号のうち表面エコーと欠陥エコーとにそ
   れぞれ独立してゲートをかける複数のゲート回路と、被
   検体の端部以外の中間部からの前記表面エコーの音圧Ｖ
   ＿ｏと被検体の任意の位置における前記表面エコーの音
   圧Ｖ＿ｓとの関係がＶ＿ｏ＞Ｖ＿ｓ≧Ｖ＿ｏ／２のとき
   、前記被検体端部に存在する欠陥からの欠陥エコーの音
   圧Ｖ＿Ｆを補正し、補正後の音圧Ｖ′＿Ｆ＝Ｖ＿Ｆ×Ｖ
   ＿ｏ／Ｖ＿ｓにする演算回路と、を備えたことを特徴と
   する超音波探傷装置における信号補正回路。