JPH0614033B2 - 超音波検査方法 - Google Patents

超音波検査方法

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JPH0614033B2
JPH0614033B2 JP62008160A JP816087A JPH0614033B2 JP H0614033 B2 JPH0614033 B2 JP H0614033B2 JP 62008160 A JP62008160 A JP 62008160A JP 816087 A JP816087 A JP 816087A JP H0614033 B2 JPH0614033 B2 JP H0614033B2
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浸漬させた被検体アレイ形探触子を使ってそ
のCスコープ像をモニタリングして自動検査する超音波
検査方法に係わり、特に、被検体の測定点をより細かに
得るに好適なものである。
〔従来の技術〕
従来の液に浸漬させた被検体をアレイ形探触子を使って
検査する一般的な超音波検査方法およびその装置は、特
開昭51−90187号公報や特開昭53−16481
号公報に示されているように、超音波トランスジューサ
(圧電形の振動子)を複数配列した探触子(アレイ形探
触子)を使って、その配列方向走査は所定のトランスジ
ューサ(振動子)を励振して超音波ビームを発生させ、
順次励振させる振動子をずらしていって、配列方向(X
方向とする)に1ライン走査(電子走査)し、その後配
列方向に直交する方向(Y方向とする)にには所定のピ
ッチで機械的に走査して前記と同様に電子走査をし、Y
方向の所定の位置まで繰り返して走査を完了する、走査
中に得られた測定データは記録され、適宜画像化され被
検体が検査される。
ところで、一般的に行われる電子走査について、第2図
ないし第6図を用いてもう少し詳しく説明する。第2図
は電子走査方法の説明図で、第2図(a)はその平面
図、第2図(b)は第2図(a)の側面図である。第3
図は被検体のサンプリングピッチの説明図、第4図はス
キャナーの一例を示す斜視図、第5図は装置のブロック
図、第6図は電子走査方法の作用説明図である。
図において、10はアレイ形の探触子で、複数の圧電形
の振動子10aが断面がほぼ矩形状の細長いケース10
b内に隣接させて並設されている。隣接する振動子10
a間のピッチApは、実用に供されているものでほぼ
0.2mm〜1.5mmで、その範囲内において、通常、探
触子10の長手方向が沿わせられる被検体3のX方向の
サンプリングピッチXpに等しくされる。被検体3のY
方向のサンプリングピッチYpは通常Yp≦Xpで、Y
p<Xpの場合にはYp=Xp/n(nは整数)になっ
ている。
第3図において、被検体3はX方向をXからXmま
で、また、Y方向をYからYnまでに区画され、m×
n個のサンプル数を有している。図中、・印はサンプリ
ングポイントである。
第4図において、11はスキャナーで、探触子10を水
槽1の底に置かれた被検体3に対向させて保持したホル
ダー11a、ホルダー11aを被検体3のX方向(探触
子10の長手方向)に移動可能に支持したビーム11
b、ビーム11bをホルダー11aとともに被検体3の
Y方向に移動可能にその両端部を支持したフレーム11
cを有している。12はスキャナー台である。
第5図において、13は探触子10に超音波パルスを発
信させるパルーサで、探触子10における振動子10a
の数に対応して複数設けられている。14は増幅器で、
パルサー13と同様に振動子10aの数に対応して複数
設けられており、被検体3からの反射波信号を増幅して
波形加算回路16に送る。15は遅延時間制御回路で、
パルサー13からの超音波パルス発信時および波形加算
回路16における波形加算時に、超音波パルスを電子集
束させる遅延時間を制御する。波形加算回路16で波形
加算されて1つになった波形信号は、ピーク検出器7に
送られ、その出力値は演算処理部8で処理されてCコー
プ表示される。
演算処理部8には、ピーク検出器7の出力値をディジタ
ル量に変換するAD変換器8a,AD変換器8aの出力
値がインターフェイス8bを介して入力される画像メモ
リ8c、画像メモリ8cの内容をCスコープ表示してモ
ニタリングするモニタ装置8d、走査範囲の設定や走査
の開始,停止等の各種操作指令を入力するキー・ボード
8e、および超音波検査装置全体の制御および監視を行
うマイクロ・プロセッサ8fを含んでいる。また、9は
保持した探触子10を被検体3上を移動させるスキャナ
ー上に配置された駆動装置で、X方向の移動がモータ9
aXとエンコーダ9bXで、Y方向の移動がモータ9aYとエ
ンコーダ9bYで行われる。
被検体3に対する走査は、まずスキャナー11を操作し
て探触子10を水槽1の底に置かれた被検体3平面のX
方向に沿わせる。ついで、パルサー13より、遅延時間
制御回路15により制御された遅延時間により電子集束
させ、電子スイッチングにより、順次励振させる。第6
図はその方法の作用説明図で、ピッチApでNo.1か
ら順に並設された振動子10aのうち、まず、No.1
からNo.mまでのm個の振動子10aに遅延時間を与
えて、超音波パルスが見掛け上集束するようにし、つづ
いてNo.2からNo.m+1までのm個の振動子10
aに遅延時間を与えて同様に集束するようにし、順次最
後の振動子10aまでシフトしていく。図に示すXp
は、集束位置間の距離、すなわち、X方向のサンプリン
グピッチであり、この場合、振動子10a間のピッチA
pに等しい。
上記ピッチXpは、送信と受信の開口を変えるなどして
ピッチApの1/2,1/4に小さくされる場合もある
が、現在実用化されているピッチApは、ほぼ前記0.
2mm〜1.5mmで、サンプリングピッチXpもこの範囲
で決められる。
被検体3からの反射波は、探触子10を介して増幅器1
4に受信され、増幅されて波形加算回路16に送られる
が、この場合にも前記の如く遅延時間制御回路15によ
り遅延制御される。波形加算回路16の出力信号は、ピ
ーク検出器7に送られ、設定されたゲート内の正・負の
最大値に比例したDC電圧として出力され、AD変換器
8aでディジタル化されたのち、インターフェイス8b
を介して画像メモリ8cに送られる。
上記の電子走査によるX方向の1ラインのサンプリング
データが画像メモリ8cに入力されるまでの時間は、水
距離,被検体3の材質および寸法,振動子10aの数等
により異なるもののm sec単位で行われ、モニタ装
置8dに高速でCスコープ表示される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上述したように、アレイ形探触子の電子走査
ピッチは、製作されたアレイ形探触子の振動子の配列ピ
ッチによって制約を受けることから、被検体を詳細に検
査することができず、高い分解能が得られない問題点を
有していた。
本発明は、上記問題点に鑑み、従来と同じアレイ形探触
子を使用しても、被検体をより詳細に検査することを可
能にして、分解能を向上させることができる超音波検査
方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、液に浸漬させた被
検体を、該被検体平面に対向させてスキャナーに保持さ
れたケース内に複数の圧電形の振動子を隣接させて並設
したアレイ形の探触子により、X方向およびそれに直交
するY方向に各々所定のサンンプリングピッチで自動走
査してデータサンプリングし、ピーク検出器に送られた
波形信号を演算処理したCスコープ表示により検査する
超音波検査方法であって、探触子のアレイ配列方向を前
記X方向に沿わせ、被検体のX方向の走査を、前記アレ
イ形の探触子を探触子を電子スイッチングにより順次励
振して被検体に超音波を送受信する電子走査により行
い、被検体のY方向の走査を、機械走査により行う超音
波検査方法において、前記探触子をY方向の機械走査に
よりn/2往復させ、その往復の折り返しの都度、X方
向のサンプリングピッチの1/n(整数)だけX方向に
機械走査で移動させて往復供サンプリングしながら行う
構成にしたものである。
〔作用〕
上記構成としたことにより、Yp<Xpの場合には、Y
p=Xp/n(nは整数)とし、Y方向のスキャナーに
よる機械走査をn回、つまりn/2往復させ、往復の折
り返しの都度、スキャナーによりXp/nだけX方向に
移動させるようにする。そして、この場合のY方向の機
械走査速度を、前記Yp=Xpの場合と同一にしてノン
ストップ走査することにより,X,Y両方向ともXp/
nのサンプリングピッチで全点がサンプリングされるこ
とになる。。
〔実施例〕
本発明の一実施例を、第1図を参照して説明する。第1
図はX方向とY方向のサンプリングピッチが異なる場合
の走査方法の説明図である。
前述の如くサンプリングピッチがYp=Xpの場合は、
X,Y両方向の画像処理の速度および段階が同じで映像
化しやすく、1回のみのY方向走査で足り検査時間が短
縮されるが、さらに分解能を向上させてモニタリングす
る場合には、Y方向のサンプリングピッチYpをX方向
のサンプリングピッチXpに比べて小さくしたYp<X
pとしてY方向走査が行われる。
サンプリングピッチYpを小さくすることは、前記モー
タ9aYによる移動精度が通常μm単位であり、さらに駆
動構造によってはサブμm単位まで実用化されているこ
とから、容易に小さくすることが可能であるが、X方向
のサンプリングピッチXpは、前記の如く最小でもほぼ
0.2mmしか得られず、Yp=Xpで走査すると、X方
向のサンプリングピッチXpに基づく分解能しか得られ
ない。また、Yp<Xpのまま走査すると、サンプリン
グピッチ差によりX,Y両方向の映像処理が異なり、分
解能も違うことからサンプリングピッチYpを小さくし
た効果が得られない。
この対策として、Yp<Xpの場合には、Yp=Xp/
n(nは整数)とし、Y方向のスキャナー11による機
械走査をn回、つまりn/2往復させ、往復の折り返し
の都度、スキャナー11によりXp/nだけX方向に移
動させるようにする。そして、この場合のY方向の機械
走査速度を、前記Yp=Xpの場合と同一にしてノンス
トップ走査し、X,Y両方向ともXp/nのサンプリン
グピッチ全点をサンプリングする。
第1図は、Yp=Xp/2(n=2)の場合を示した例
で、Y方向のサンプリングポイントは、第1図(a)に
示すようにNo.1から順にNo.11までの11点で
あるのに対し、X方向はY方向の奇数番号のみ相当する
No.1からNo.11までの6点になる。このX方向
の6点の走査を前記した電子走査により行い、該電子走
査が終わると、前記Y方向の機械走査速度でY方向にサ
ンプリングピッチYpずつNo.11まで順に走査す
る。
Y方向のNo.11における電子走査が終わると、第1
図(b)に示すように、Yp、つまりXp/2だけX方
向にスキャナー11により探触子10を移動させ、
(−)Y方向へ前記Y方向への機械走査と同じ速度で走
査する。この場合、X方向のサンプリングポイントは、
Y方向の偶数番号のみに相当するNo.2からNo.1
0までの5点で、前記奇数番号の6点と合わせて計11
点となり、Y方向と同ピッチで、かつ同じ点数がサンプ
リングされることになる。
なお、図中の右端のラインは、サンプリングの対象外で
あるため、走査しても画像メモリ8cには入力されな
い。
このように、電子走査するX方向のサンプリングピッチ
XpがYpのn倍と大きくても、Y方向の機械走査を前
記速度で往復させることにより、サンプリングピッチY
pに等しいピッチでX方向を電子走査することができ
る。Y方向の機械走査を往復させる方法は、往復させる
分だけ走査時間がかかるものの、nが大きく、そして往
復回数が多いほどCスコープ表示の分解能が向上するこ
とになる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の超音波検査方法は、従来と同
じアレイ形探触子を使用しても、被検体をより詳細に検
査することを可能にして、分解能を向上させることがで
きる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のX方向とY方向のサンプリ
ングピッチが異なる場合の走査方法説明図である。 第2図は従来の電子走査方法の説明図で、第2図(a)
はその平面図、第2図(b)は第2図(a)の側断面
図、第3図は被検体のサンプリングピッチの説明図、第
4図はスキャナーの一例を示す斜視図、第5図は検査装
置の一例を示すブロック図、第6図は電子走査方法の作
用説明図である。 1…水槽、3…被検体、10…アレイ形の探触子、10
a…振動子、10b…ケース、11…スキャナー、Ap
…振動子ピッチ、Xp…X方向のサンプリングピッチ、
Yp…Y方向のサンプリングピッチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液に浸漬させた被検体を、該被検体平面に
    対向させてスキャナーに保持されたケース内に複数の圧
    電形の振動子を隣接させて並設したアレイ形の探触子に
    より、X方向およびそれに直交するY方向に各々所定の
    サンプリングピッチで自動走査してデータサンプリング
    し、ピーク検出器に送られた波形信号を演算処理したC
    スコープ表示により検査する超音波検査方法であって、
    探触子のアレイ配列方向を前記X方向に沿わせ、被検体
    のX方向の走査を、前記アレイ形の探触子を電子スイッ
    チングにより順次励振して被検体に超音波を送受信する
    電子走査により行い、被検体のY方向の走査を、機械走
    査により行う超音波検査方法において、前記探触子をY
    方向の機械走査によりn/2往復させ、その往復の折り
    返しの都度、X方向のサンプリングピッチの1/n(整
    数)だけX方向に機械走査で移動させて往復共サンプリ
    ングしながら行われる超音波検査方法。
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