JPH0614030B2 - 超音波探傷器の原点設定装置 - Google Patents

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器において、波形を表示する表示部
における原点を定める超音波探傷器の原点設定装置に関
する。

〔従来の技術〕

超音波探傷器は、物体内部の傷の存在の有無を当該物体
を破壊することなく検査する装置として良く知られてい
る。この超音波探傷器を図により説明する。

第７図は従来の超音波探傷器のブロック図である。図
で、１は被検査物体、１ｆは被検査物体１内に存在する
欠陥を示す。２は被検査物体１内に超音波を放射すると
ともに、反射してきた超音波に比例した電気信号を出力
する超音波探触子である。３は超音波探傷器であり、超
音波探触子２に対して超音波発生パルスを出力し、か
つ、超音波探触子２からの信号を受信し、この信号の波
形を表示する。

超音波探傷器３は次の各要素で構成されている。即ち、
４は超音波探傷器３の動作に時間的規制を与える信号電
圧を発生する同期回路、５は同期回路４の信号により超
音波探触子２に超音波発生のためのパルスを出力する送
信部である。６′は超音波探触子２からの信号を受信す
る受信部であり、抵抗器で構成される分圧器の組合せよ
り成る減衰回路６ａ、および増幅回路６ｂ′で構成され
る。７は増幅回路６ｂ′からの信号を整流する検波回
路、８は垂直軸増幅回路である。

９は同期回路４からの同期信号により三角波を発生する
掃引回路、１０は掃引回路９の三角波信号を増幅する増
幅回路である。１１は超音波探触子２からの信号波形を
表示する表示部であり、横軸は増幅回路１０から出力さ
れる三角波で定まる時間軸とされ、縦軸は垂直軸増幅回
路８から出力される信号の大きさとされる。表示部１１
としては陰極線管が用いられ、その表面にはスケールが
表示されている。１２は被検査物体１において、その表
面からの検査すべき範囲（測定範囲）を設定する測定範
囲設定部である。１３は掃引開始信号に遅れ時間をもた
せて表示部１１に表示される波形の位置を平行移動させ
る遅延時間設定部である。

次に、上記従来の超音波探傷器の動作の概略を説明す
る。同期回動４からの信号電圧により送信部５からパル
スが出力されると、超音波探触子２はこのパルスにより
励起されて被検査物体１に対して超音波を放射する。放
射された超音波の一部は被検査物体１の表面から直ちに
超音波探触子２に戻り、他は被検査物体１内を伝播し、
被検査物体１の底部に達し、ここで反射されて超音波探
触子２に戻る。一方、被検査物体１に欠陥１ｆが存在す
ると、超音波は当該欠陥１ｆにおいても反射されて超音
波探触子２に戻る。これら超音波探触子２に戻った超音
波は超音波探触子２をその大きさに比例して励起し、超
音波探触子２からはこれに応じた電気信号が出力され
る。

この信号は減衰回路６ａに入力され、処理に適した大き
さに調節され、増幅回路６ｂ′を経て検波回路７に入力
される。検波回路７は表示部１１の表示を片振り指示と
するため、入力信号を整流する。この際、当該信号に混
入している雑音成分も除去される。検波回路７の出力信
号は垂直軸増幅回路８を経て表示部１１に入力され、そ
の大きさが表示部１１の縦軸に表される。一方、掃引回
路９は同期回路４の同期信号により三角波電圧を発生
し、この電圧は増幅回路１０を経て表示部１１（陰極線
管）の偏向電極に印加され、電子ビームを掃引する。こ
の掃引と前記垂直軸増幅回路８からの入力信号により、
表示部１１には超音波探触子２つの戻った反射波の波形
が表示される。

このような超音波探傷器３を用いた探傷において、表示
部１１に表示される反射波の波形は、被検査物体１と超
音波探触子２との接触状態の如何によって変化する。こ
れを避けるため、通常、水浸法が採用されている。第８
図は当該水浸法を説明する断面図である。図で、１は被
検査物体、１ｆは欠陥、２は超音波探触子であり、これ
は第７図に示すものと同じである。１５は水槽、１６は
水槽１５内の水を示す。被検査物体１は水槽１５に沈め
られ、超音波探触子２は被検査物体１と水１６を介して
対向せしめられる。超音波探触子２からの超音波は水１
６を経て被検査物体１に射入し、被検査物体１の各部か
らの反射波は水１６を経て超音波探触子２に入力される
ので、表示部１１には安定した波形が表示されることに
なる。

第９図は表示された反射波の波形図である。図で、横軸
は時間、縦軸は反射波の大きさを示す。Ｔは探触子２が
超音波を送信すると同時に探触子２に受信される送信反
射波、Ｓは被検査物体１の表面からの反射波、Ｆは欠陥
１ｆからの反射波、Ｂは被検査物体１の底面からの反射
波、Ｂ_Ｓは水槽１５の底面からの反射波である。Ｓ_Ｃは
表示部１１上に描かれているスケールを示し、Ｓ_Ｌは左
端縦方向のスケール、Ｓ_Ｒは右端縦方向のスケールを示
す。なお、被検査物体１内における超音波の音速は一定
であるので、横軸（時間軸は距離を表すことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

超音波探傷器３はその表示部１１に表示された波形から
欠陥の有無、又、欠陥があればその位置や大きさを知る
ことを目的とする。そして、欠陥の位置は被検査物体１
の表面からの距離として把握される。

ところが、表示部１１には第９図に示す波形が左端から
右端にかけて表示され、したがって、送信反射波Ｔが左
端のスケールＳ_Ｌに表示されることになり、表面反射波
Ｓと欠陥反射波Ｆとの間隔（即ち距離）をスケールＳ_Ｃ
で読取ることが困難となる。そして、このスケールＳ_Ｃ
での読取りを容易にするためには、左端のスケールＳ_Ｌ
に表面反射波Ｓのピークを一致させ、これを距離の原点
とすることが必要である。

このような原点を設定するため、従来の超音波探傷器３
においては、表示部１１の表示面をみながら遅延時間設
定部１３のつまみを操作して波形を距離軸方向に平行移
動させて表面反射波Ｓのピークを丁度左端スケールＳ_Ｌ
に一致させている。この調節は非常に微妙であり、初心
者は両者を一致させることが容易ではなかった。

ところで、一般に、被検査物体１を探傷する場合、必ず
しもその表面から底面まで全体を検査する必要はなく、
表面からある一定の深さ範囲を検査すればよい場合が多
い。この場合には、波形の表示はその範囲（測定範囲）
のみの表示とすることが望ましく、それによってより精
度の高い分析を行うことができる。この測定範囲の設定
は、測定範囲設定部１２の粗調用つまみと微調用つまみ
を操作して距離軸の拡張、縮小を行うことによりなされ
るが、この調節も微妙かつ困難である。そして、測定範
囲の設定を行うことにより、さきに設定した原点には大
きな狂いが生じ、再度原点設定の作業が必要となる。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、波形表
示における原点を容易に、かつ、正確に設定することが
できるとともに、設定された原点は他の波形処理操作に
よっても変化しない超音波探傷器の原点設定装置を提供
するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、超音波探触子に
対して所定のパルスを出力する送信部と、超音波探触子
からの信号を受信する受信部と、この受信部で受信され
た信号に基づいてその信号の波形を表示する表示部とを
備えた超音波探傷器において、前記受信部で受信された
信号を所定のサンプリング周期で順次アドレスに記憶す
るメモリと、このメモリに格納された前記信号の各ピー
ク値を検索するピーク値検索手段と、このピーク値検索
手段により検索されたピーク値のうち欠陥位置を求める
基準点である原点となるピーク値を格納しているアドレ
スを原点アドレスとして設定する原点アドレス設定手段
と、この原点アドレス設定手段により設定されたアドレ
スを前記表示部の原点のアドレスとして前記メモリに記
憶された信号を前記表示部に表示する表示制御手段を設
けたことを特徴とする。

〔作用〕

被検査物体からの超音波の反射波は超音波探触子に戻
り、超音波探触子からはこの反射波に応じた信号が出力
される。受信部ではこの信号を受信し、受信部からの出
力信号は所定のサンプリング周期でメモリに順に記憶さ
れる。各反射波形のピーク値のうち原点、即ち欠陥位置
を求める基準点となる点、とされるピーク値を格納して
いるアドレスを設定する。この設定されたアドレスは表
示部の原点のアドレスとされ、このアドレスを基準とし
てメモリの各アドレスに記憶されたデータが表示部に表
示される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のブロック
図である。図で、第５図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。超音波探傷器において
は、反射波を検波して表示する場合と、検波せずに表示
する場合とがあるが、いずれの場合でも本発明は適用可
能である。従って、以下では、第７図の増幅器６ｂ′と
検波回路７と合わせたものを増幅回路６ｂとして受信部
６を構成し、検波を行なった場合の実施例を示す。２１
は本実施例の超音波探傷器を示す。この超音波探傷器２
１は次の各要素により構成されている。即ち、２２は受
信部６の出力信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換
部、２３はＡ／Ｄ変換部２２で変換された値を記憶する
波形メモリ、２４は波形メモリ２３の各アドレスを順に
指定してゆくアドレスカウンタである。２５はタイミン
グ回路であり、送信部５、Ａ／Ｄ変換部２２およびアド
レスカウンタ２４へそれぞれ起動信号を与える。このタ
イミング回路２５の発振には水晶発振子が用いられる。

２６は所要の演算、制御を行うＣＰＵ（中央処理装
置）、２７は演算のためのパラメータやデータ等を一時
記憶するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、２８
はＣＰＵ２６の処理手順を記憶するＲＯＭ（リード・オ
ンリ・メモリ）である。２９は所望の測定範囲を入力す
る測定範囲設定部、３０は数値等を入力するキーボード
入力部である。３１は液晶表示部、３２はＣＰＵ２６の
演算、制御の結果得られたデータに基づいて液晶表示部
３１の表示を制御する表示部コントローラである。

第２図は第１図に示すキーボード入力部におけるキース
イッチの配置図である。本実施例において、キーボード
入力部３０のキースイッチは、０〜９までの１０個の数
字キースイッチ３０ａ「原点」の表示がある原点キース
イッチ３０ｂ、および「セット」の表示があるセットキ
ースイッチ３０ｃで構成されている。原点キースイッチ
３０ｂは原点位置を求める処理動作を起動する機能を有
し、又、セットキースイッチ３０ｃは入力終了の信号を
出力する機能を有する。

次に、本実施例の動作を第３図に示す反射波の波形図、
第４図に示す波形メモリ２３の内容説明図、第５図に示
すフローチャート、および第６図(a),(b)に示す表示部
の表示波形図を参照しながら説明する。タイミング回路
２５から送信部５へトリガ信号が出力されると、送信部
５は超音波探触子２にパルスを出力し、超音波探触子２
から被検査物体１内に超音波が放射される。この超音波
の反射波は超音波探触子２により電気信号に変換され、
この信号は受信部６で受信される。受信部６は、受信し
た反射波信号を以後の処理に適した値として出力する。
この出力された反射波信号は、所定のサンプリング周期
毎にＡ／Ｄ変換部２２においてディジタル値に変換さ
れ、この変換された値は順次波形メモリ２３に記憶され
る。この記憶は、アドレスカウンタ２４が波形メモリ２
３のアドレスを順次指定することによりなされる。反射
波信号のサンプリング、波形メモリ２３のアドレス指定
はタイミング回路２５から出力される起動信号により実
行される。このような反射波信号のサンプリングと、そ
のディジタル値の波形メモリ２３への収容を第３図およ
び第４図により説明する。

第３図は反射波信号の波形図である。図で、横軸には時
間が、縦軸には反射波信号の大きさ（電圧）がとってあ
る。Ｔ，Ｆは第９図に示すものと同じ反射波を示す。な
お、第３図では横軸のみが極端に拡大して描かれてい
る。次に、第４図は波形メモリ２３の内容説明図であ
る。縦列に並べて示された各ブロックは波形メモリ２３
におけるデータの収容部を意味し、各収容部に記載され
たＤ₍₀₎，Ｄ₍₁₎，………Ｄ_(n-1)，Ｄ_(n)，Ｄ_(n+1)……
…はＡ／Ｄ変換部２２でディジタル値に変換された反射
波信号のデータである。これらデータを一般形としてＤ
_(i)で表わす。又、各収容部の左側に記載された符号Ａ
_M(0)，Ａ_M(1)，………Ａ_M(n-1)，Ａ_M(n)，Ａ_M(n+1)……
…は対応する収容部のアドレスを示す。これらアドレス
を一般形としてＡ_M(i)で表わす。

今、第３図に示す時刻ｔ_０において、タイミング回路２
５からＡ／Ｄ変換部２２およびアドレスカウンタ２４に
起動信号が出力されると、Ａ／Ｄ変換部２２ではそのと
きの反射波Ｔの電圧をＡ／Ｄ変換してデータＤ₍₀₎を得
る。又、アドレスカウンタ２４は波形メモリ２３のアド
レスＡ_M(0)を指定する。この結果、データＤ₍₀₎は波形
メモリ２３のアドレスＡ_M(0)に収容される。次いで、時
間τ_Ｓ経過後の時間ｔ_１において、タイミング回路２５
から再びＡ／Ｄ変換部２２およびアドレスカウンタ２４
に起動信号が出力されると、同じくそのときの反射波Ｔ
の電圧がＡ／Ｄ変換部２２で変換されてデータＤ₍₁₎が
得られ、アドレスカウンタ２４は次のアドレスＡ_M(1)を
指定するので、波形メモリ２３のアドレスＡ_M(1)にデー
タＤ₍₁₎が収容される。この場合、時間τ_Ｓがサンプリ
ング時間（例えば５０ｎｓ）となる。以下、同様にして
反射波Ｔ，Ｓ，Ｆ，Ｂ，Ｂ_Ｓのデータが波形メモリ２３
に記憶されることになる。

次に、原点設定の動作について説明する。原点を設置す
る場合には、まず、キーボード入力部３０の原点キース
イッチ３０ｂを押す。ＣＰＵ２６は常時この原点キース
イッチ３０ｂが押されたか否かを判断しており（第５図
に示す手順Ｐ_１）、これが押されたことを判定すること
により原点設定処理を行う。即ち、最初に、波形メモリ
２３に記憶されているデータに基づいて、各反射波Ｔ，
Ｓ，Ｆ，Ｂ，Ｂ_Ｓのピーク値を検索し、そのピーク値を
格納しているアドレスを求める（手順Ｐ_２）。

次に各反射波Ｔ，Ｓ，Ｆ，Ｂ，Ｂ_Ｓを液晶表示部３１に
表示する（手順Ｐ_３）。この表示の概略について説明す
る。液晶表示部３１はその横方向においてある数の液晶
ドットが配列されており、又、表示部コントローラ３２
には当該配列の数と同数のアドレスを有する表示メモリ
（図示されていない）が設けられている。今、仮に液晶
ドットの配列数を２００とすると、表示メモリのアドレ
ス｛これをＡ_L(j)で表す｝の数は、アドレスＡ_L(O)から
アドレスＡ_L(199)までの２００となる。一方、波形メモ
リ２３のアドレスＡ_M(i)のうち、反射波Ｔ，Ｓ，Ｆ，
Ｂ，Ｂ_Ｓまでが格納されているアドレスの数を例えば１
０００とする。表示メモリの数は２００であるので、全
ての領域を表示するためには、表示するデータを間引く
必要がある。そこで、上記１０００のアドレス｛アドレ
スＡ_M(O)〜Ａ_M(999)｝のうち５番目毎のアドレス｛アド
レスＡ_M(O)，Ａ_M(5)，Ａ_M(10)，Ａ_M(990)｝を表示メモ
リのアドレスＡ_L(j)に対応させ、そのデータを表示メモ
リの当該アドレスに転送し、表示部コントローラ３２に
よりこれらのデータを液晶表示部３１に表示すれば各反
射波Ｔ〜Ｂ_Ｓを表示することができる。

次に、第６図(a)に示すように液晶表示部３１に表示さ
れた波形のピーク値のすべてに番号を付与表示するとと
もに、それらのピーク値のうち原点位置とすべきピーク
値の選択を指示する原点位置選択表示を行う（手順
Ｐ_４）。なお、これらの番号は手順Ｐ_２で得られた各ピ
ーク値に対して予め順に付与されている。第６図(a)に
示す場合、反射波Ｔ，Ｓ，Ｆ，Ｂ，Ｂ_Ｓのピーク値にそ
れぞれ順に番号０〜４が付され、又、原点位置選択表示
として「ゲンテンイチヲシジシナサイ」という表示がな
されている。オペレータはこの指示にしたがって、反射
波Ｓのピーク値の番号「１」をキーボード入力部３０の
数字キースイッチ３０ａのうち数字「１」が表示された
ものを押圧し、次にセットキースイッチ３０ｃを押圧し
て入力の終了を報せる。

ＣＰＵ２６はキーボード入力部３０からの指示をみて、
これが番号「１」であることから、手順Ｐ_２で求めたア
ドレスのうち、反射波Ｓのピーク値を記憶するアドレス
｛このアドレスをＡ_M(S)とする｝を取出す（手順
Ｐ_５）。このようにしてアドレスＡ_M(S)が定められる
と、このアドレスＡ_M(S)は表示部コントローラ３２の表
示メモリの最初のアドレス（液晶表示部３１の最左端に
表示されるデータを記憶するアドレス）Ａ_L(0)に対応せ
しめられる（手順Ｐ_６）。そして、液晶表示部３１にお
ける表示には、第６図(b)に示すように反射波Ｓのピー
ク値が最左端に表示され、これが原点となる。なお、第
６図(b)に示すような波形表示｛第６図(a)の波形表示の
平行移動｝を行うには、第６図(a)に示す波形を表示し
ている波形メモリ２３の各アドレスに対して、これに対
応する表示メモリのアドレスを、第６図(a)の表示の対
応から、１番のピーク値の表示メモリのアドレスの数だ
け減じたアドレスとすればよい。

上記原点とされたピーク値を記憶するアドレスＡ
_M(S)は、例えばＲＡＭ２７の所要番地に記憶され、以後
の反射波形の表示処理（例えば測定範囲の設定処理）が
どのようになされても、当該アドレスＡ_M(S)は原点のア
ドレスとして保持されることになる。したがって、原点
の設定が容易、正確になされるばかりでなく、原点設定
後にどのような処理が行われても原点が変動することは
ない。

なお、上記実施例の説明では、各波形のピーク値を求め
て原点設定を行う例について説明したが、これに限るこ
とはなく、液晶表示部３１にカーソルを表示することに
より原点設定を行うこともできる。即ち、別途ロータリ
スイッチを設け、これにより表示メモリのアドレスをす
べて指定できるようにしておく。そして、このロータリ
スイッチでアドレスが指定されたとき、当該アドレスに
格納されているデータを垂直な線又は破線を表示するデ
ータに変更し、指定が解除されたとき再度元のデータを
格納するカーソル手段を設けておく。このように、ロー
タリスイッチおよびカーソル手段が設置された状態で、
前述のように各反射波を液晶表示部３１に表示し、ロー
タリスイッチを回転してゆくと、これに応じて波形上を
直線又は破線がカーソルとして水平方向に移動する。し
たがって、このカーソルを反射波Ｓのピークに一致させ
ることにより、そのときの表示メモリのアドレスに対応
する波形メモリ２３のアドレスＡ_M(S)を原点として指定
することができる。

なお又、上記実施例の説明では、表示部として液晶表示
部を例示して説明したが、液晶表示部に限ることはな
く、陰極線管、プラズマ表示部等を用いることができる
のは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、受信した反射波のデー
タを波形メモリに記憶させ、各波形のピーク値のうちの
所定のピーク値を原点として指示し、そのピーク値のア
ドレスを表示部のアドレスの原点として表示を行うよう
にしたので、原点の設定を容易かつ正確に行うことがで
きるとともに、測定範囲設定等の他の処理を行っても原
点が変化することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のブロック
図、第２図は第１図に示すキーボード入力部のキースイ
ッチの配置図、第３図は反射波の一部の波形図、第４図
は第１図に示す波形メモリの内容説明図、第５図は第１
図に示す超音波探傷器の動作を説明するフローチャー
ト、第６図(a),(b)は第１図に示す液晶表示部に表示さ
れる波形図、第７図は従来の超音波探傷器のブロック
図、第８図は水浸法を説明する断面図、第９図は反射波
の波形図である。 １……被検査物体、１ｆ……欠陥、２……超音波探触
子、５……送信部、６……受信部、２１……超音波探傷
器、２２……Ａ／Ｄ変換部、２３……波形メモリ、２４
……アドレスカウンタ、２５……タイミング回路、２６
……ＣＰＵ、２７……ＲＡＭ、２８……ＲＯＭ、２９…
…測定範囲設定部、３０……キーボード入力部、３１…
…液晶表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波探触子に対して所定のパルスを出力
   する送信部と、前記超音波探触子からの信号を受信する
   受信部と、この受信部で受信された信号に基づいて当該
   信号の波形を表示する表示部とを備えた超音波探傷器に
   おいて、前記受信部で受信された信号を所定のサンプリ
   ング周期で順次アドレスに記憶するメモリと、このメモ
   リに格納された前記信号の各ピーク値を検索するピーク
   値検索手段と、このピーク値検索手段により検索された
   ピーク値のうち欠陥位置を求める基準点である原点とな
   るピーク値を格納しているアドレスを原点アドレスとし
   て設定する原点アドレス設定手段と、この原点アドレス
   設定手段により設定されたアドレスを前記表示部の原点
   のアドレスとして前記メモリに記憶された信号を前記表
   示部に表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とす
   る超音波探傷器の原点設定装置。