JPH06313763A - 超音波信号測定法 - Google Patents
超音波信号測定法Info
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- JPH06313763A JPH06313763A JP5104297A JP10429793A JPH06313763A JP H06313763 A JPH06313763 A JP H06313763A JP 5104297 A JP5104297 A JP 5104297A JP 10429793 A JP10429793 A JP 10429793A JP H06313763 A JPH06313763 A JP H06313763A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、測定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響
を取り除き、試料の弾性的性質を示すＶ(f) * 成分のみ
を高精度に測定する超音波信号測定法を提供することを
目的とする。 【構成】本発明は、音響レンズに印加される高周波バー
スト波の強度を可変し、Ｖ(f) s が掃引される周波数範
囲において一定となるようにすることで、Ｖ(f)s の影
響を取り除き、Ｖ(f) * のみが測定する超音波信号測定
法である。また、Ｖ(f) 曲線において極大、極小の観測
されない試料等を用いてＶ(f) s を測定しておき、Ｖ
(f) 曲線測定後に正規化される超音波信号測定法であ
る。
を取り除き、試料の弾性的性質を示すＶ(f) * 成分のみ
を高精度に測定する超音波信号測定法を提供することを
目的とする。 【構成】本発明は、音響レンズに印加される高周波バー
スト波の強度を可変し、Ｖ(f) s が掃引される周波数範
囲において一定となるようにすることで、Ｖ(f)s の影
響を取り除き、Ｖ(f) * のみが測定する超音波信号測定
法である。また、Ｖ(f) 曲線において極大、極小の観測
されない試料等を用いてＶ(f) s を測定しておき、Ｖ
(f) 曲線測定後に正規化される超音波信号測定法であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料の微小面積の弾性的
性質を超音波を用いて測定する超音波測定装置を用いた
超音波信号の測定方法に関する。
性質を超音波を用いて測定する超音波測定装置を用いた
超音波信号の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超音波を集束させて試料の弾性
的性質を測定する測定法としては、超音波顕微鏡を用い
たＶ(z) 曲線法が知られている。このＶ(z) 曲線法は、
例えば、御子紫宜夫、生嶋明共編「超音波スペクトロス
コピー（応用編）」第７章「超音波顕微鏡」培風館、１
９９０に記載される。
的性質を測定する測定法としては、超音波顕微鏡を用い
たＶ(z) 曲線法が知られている。このＶ(z) 曲線法は、
例えば、御子紫宜夫、生嶋明共編「超音波スペクトロス
コピー（応用編）」第７章「超音波顕微鏡」培風館、１
９９０に記載される。
【０００３】前記Ｖ(z) 曲線とは、音響レンズと該音響
レンズの焦点位置を挟んで試料を対峙させ、所定の超音
波を前記音響レンズから発しながら前記試料の法線方向
で移動させる。前記音響レンズから受信した試料からの
反射信号が試料の弾性的性質を反映した周期Δｚで極
大、極小を繰り返す現象である。周期Δｚは、測定周波
数ｆ、音響レンズと試料の間のカプラの音速ｖc 、試料
表面を伝搬する表面波の臨界角θSAW とすると、
レンズの焦点位置を挟んで試料を対峙させ、所定の超音
波を前記音響レンズから発しながら前記試料の法線方向
で移動させる。前記音響レンズから受信した試料からの
反射信号が試料の弾性的性質を反映した周期Δｚで極
大、極小を繰り返す現象である。周期Δｚは、測定周波
数ｆ、音響レンズと試料の間のカプラの音速ｖc 、試料
表面を伝搬する表面波の臨界角θSAW とすると、
【０００４】
【数１】 で表わされる。詳しくは、例えば、Abdullah Atalar
“A physical model for acoustic signatures”，J,Ap
pl.Phys.vol ５０，Ｎｏ１２，１９７９，ｐ８２３７に
記載される。
“A physical model for acoustic signatures”，J,Ap
pl.Phys.vol ５０，Ｎｏ１２，１９７９，ｐ８２３７に
記載される。
【０００５】このＶ(z) 曲線を高精度に測定するには、
安定した高周波信号源、高精度な音響レンズ移動量測定
などが要求される。特に、前記高精度な音響レンズ移動
量測定の誤差が精度に及ぼす影響は大きい。そのため測
定には、レーザ光を用いた干渉型測長器が用いられる
が、この超音波装置は大型になりがちである。また、音
響レンズの移動やその移動距離の測長のために、Ｖ(z)
曲線測定に時間を要し、数分程度となっている。
安定した高周波信号源、高精度な音響レンズ移動量測定
などが要求される。特に、前記高精度な音響レンズ移動
量測定の誤差が精度に及ぼす影響は大きい。そのため測
定には、レーザ光を用いた干渉型測長器が用いられる
が、この超音波装置は大型になりがちである。また、音
響レンズの移動やその移動距離の測長のために、Ｖ(z)
曲線測定に時間を要し、数分程度となっている。
【０００６】そこで、このようなＶ(z) 曲線の欠点をお
ぎなうべく、本出願人により特願平３−２８５０７７号
に記載されるＶ(f) 曲線法を提案している。このＶ(f)
曲線法は、音響レンズを試料に対し、焦点位置よりｚだ
け近接させ固定し、周波数を掃引させると、音響レンズ
により受信した試料からの反射信号が試料の弾性質性質
を反映した周期Δｆで極大と極小を繰り返す現象であ
る。この変動周期Δｆは、
ぎなうべく、本出願人により特願平３−２８５０７７号
に記載されるＶ(f) 曲線法を提案している。このＶ(f)
曲線法は、音響レンズを試料に対し、焦点位置よりｚだ
け近接させ固定し、周波数を掃引させると、音響レンズ
により受信した試料からの反射信号が試料の弾性質性質
を反映した周期Δｆで極大と極小を繰り返す現象であ
る。この変動周期Δｆは、
【０００７】
【数２】 で表わされる。また、カプラの音速ｖc と表面波速度ｖ
SAW の間はスネルの法則で関係づけられて、
SAW の間はスネルの法則で関係づけられて、
【０００８】
【数３】 となる。（２）、（３）式より試料表面を伝搬する表面
波速度ｖSAW は、
波速度ｖSAW は、
【０００９】
【数４】 で表わされる。従って、Ｖ(f) 曲線より変動周期Δｆを
求めれば試料の表面波速度を計質できる。
求めれば試料の表面波速度を計質できる。
【００１０】図４には、Ｖ(f) 曲線測定装置の構成の示
し説明する。このＶ(f) 曲線測定装置によるＶ(f) 曲線
測定においては、発振器７が制御演算部１０の制御信号
により周波数ｆstart の連続高周波を送信し、パルス変
調器６により、例えば２００ｎｓｅｃの時間幅の高周波
バースト波が切り出される。
し説明する。このＶ(f) 曲線測定装置によるＶ(f) 曲線
測定においては、発振器７が制御演算部１０の制御信号
により周波数ｆstart の連続高周波を送信し、パルス変
調器６により、例えば２００ｎｓｅｃの時間幅の高周波
バースト波が切り出される。
【００１１】そして、切り出された高周波バースト波
は、高速スイッチ５により音響レンズ１に印加される。
この音響レンズ１で、電気信号が超音波に変換され、カ
プラ２を通じて、試料４に入射される。この超音波の一
部は、試料表面に反射して第１の反射波として、また一
部は試料表面を表面波として伝搬した後、カプラ２内に
再放射され、音響レンズ１に第２の反射波として返って
来る。
は、高速スイッチ５により音響レンズ１に印加される。
この音響レンズ１で、電気信号が超音波に変換され、カ
プラ２を通じて、試料４に入射される。この超音波の一
部は、試料表面に反射して第１の反射波として、また一
部は試料表面を表面波として伝搬した後、カプラ２内に
再放射され、音響レンズ１に第２の反射波として返って
来る。
【００１２】これら第１，第２の反射波の成分の干渉信
号が、反射信号として音響レンズ１により電気信号に変
換され、その反射信号は切換えられた高速スイッチ５に
より受信器８につながれ、受信器８で増幅、検波された
後、Ａ／Ｄ変調器９にてディジタル信号に変換され、制
御演算部１０で周波数ｆstart に対応する反射信号強度
Ｖ（ｆstart ）として演算され、内部に備えるメモリ部
に記憶される。
号が、反射信号として音響レンズ１により電気信号に変
換され、その反射信号は切換えられた高速スイッチ５に
より受信器８につながれ、受信器８で増幅、検波された
後、Ａ／Ｄ変調器９にてディジタル信号に変換され、制
御演算部１０で周波数ｆstart に対応する反射信号強度
Ｖ（ｆstart ）として演算され、内部に備えるメモリ部
に記憶される。
【００１３】次にｆ0 だけ周波数をずらした、すなわち
ｆstart ＋ｆ0 周波数の超音波を用いて、前述したと同
様な手順を繰り返し行い、得たＶ（ｆstart ＋ｆ0 ）を
記憶する。このような測定をｎ回繰り返して、周波数ｆ
end ＝ｆstart ＋（ｎ−１）ｆ0 まで行う。測定された
Ｖ(f) 曲線は、表示部１１に表示される。
ｆstart ＋ｆ0 周波数の超音波を用いて、前述したと同
様な手順を繰り返し行い、得たＶ（ｆstart ＋ｆ0 ）を
記憶する。このような測定をｎ回繰り返して、周波数ｆ
end ＝ｆstart ＋（ｎ−１）ｆ0 まで行う。測定された
Ｖ(f) 曲線は、表示部１１に表示される。
【００１４】そして、測定したＶ(f) 曲線より極大また
は極小の繰り返し周期を求めるには、簡便な方法として
は、高速フーリエ変換がある。すなわちＶ(f) 曲線をフ
ーリエ変換しそのピーク周波数を求め、Ｖ(f) 曲線の変
動周期Δｆを測定する。以上の様に測定したΔｆより
（４）式を用い表面波音速を求め、試料の弾性的性質を
測定する。
は極小の繰り返し周期を求めるには、簡便な方法として
は、高速フーリエ変換がある。すなわちＶ(f) 曲線をフ
ーリエ変換しそのピーク周波数を求め、Ｖ(f) 曲線の変
動周期Δｆを測定する。以上の様に測定したΔｆより
（４）式を用い表面波音速を求め、試料の弾性的性質を
測定する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したＶ
(f) 曲線測定法には以下の様な欠点があった。まず、試
料の微小領域での弾性的性質測定には、１００ＭＨｚ以
上の高周波が要求される。仮に、測定する表面波速度を
ｖSAW ＝３９５０（ｍ／ｓ）とすると（４）式より、Ｖ
(f) 曲線の変動周期Δｆは約５０ＭＨｚになる。この変
動周期Δｆを高精度に高速フーリエ変換により求めるた
めには、極大又は極小の繰り返しが１０回程度要求され
る。この場合に、Ｖ(f) 曲線測定で掃引する周波数帯が
ｆstart を１００ＭＨｚとすると、ｆend は６００ＭＨ
ｚになる。従って、測定する試料がセラミックスであれ
ば、変動周期Δｆは１００ＭＨｚ程度にもなり、掃引す
る周波数帯よりも広くしなければならない。
(f) 曲線測定法には以下の様な欠点があった。まず、試
料の微小領域での弾性的性質測定には、１００ＭＨｚ以
上の高周波が要求される。仮に、測定する表面波速度を
ｖSAW ＝３９５０（ｍ／ｓ）とすると（４）式より、Ｖ
(f) 曲線の変動周期Δｆは約５０ＭＨｚになる。この変
動周期Δｆを高精度に高速フーリエ変換により求めるた
めには、極大又は極小の繰り返しが１０回程度要求され
る。この場合に、Ｖ(f) 曲線測定で掃引する周波数帯が
ｆstart を１００ＭＨｚとすると、ｆend は６００ＭＨ
ｚになる。従って、測定する試料がセラミックスであれ
ば、変動周期Δｆは１００ＭＨｚ程度にもなり、掃引す
る周波数帯よりも広くしなければならない。
【００１６】このようにＶ(f) 曲線測定には、広い周波
数帯での測定が要求される。一方、測定されたＶ(f) 曲
線には、試料の弾性的性質を反映した極大，極小を示す
Ｖ(f) * と、測定系の周波数特性であるＶ(f）s の２つ
の成分が反映されている。前記Ｖ(f) * は、極大，極小
の繰り返しで表われ、Ｖ(f）s は極大値の包絡線として
表われ、周波数の２乗に反比例する形になる。図３に
は、このような２つの成分が反映されたＶ(f) 曲線を示
す。
数帯での測定が要求される。一方、測定されたＶ(f) 曲
線には、試料の弾性的性質を反映した極大，極小を示す
Ｖ(f) * と、測定系の周波数特性であるＶ(f）s の２つ
の成分が反映されている。前記Ｖ(f) * は、極大，極小
の繰り返しで表われ、Ｖ(f）s は極大値の包絡線として
表われ、周波数の２乗に反比例する形になる。図３に
は、このような２つの成分が反映されたＶ(f) 曲線を示
す。
【００１７】前記Ｖ(f）s の要因としては、超音波装置
の受信器（図４の例では受信器８）等の周波数特性、カ
プラによる超音波の吸収減衰、音響レンズの周波数特性
（トランスデューサの共振周波数やレンズ先端部に設け
られる反射防止膜の厚さ）等が支配的である。
の受信器（図４の例では受信器８）等の周波数特性、カ
プラによる超音波の吸収減衰、音響レンズの周波数特性
（トランスデューサの共振周波数やレンズ先端部に設け
られる反射防止膜の厚さ）等が支配的である。
【００１８】このようなＶ(f) 曲線をフーリエ変換する
と、極大、極小の変動周期以外のピークが数多く表われ
る等、変動周期Δｆの測定精度が落ちることになる。そ
こで本発明は、測定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を取
り除き、試料の弾性的性質を示すＶ(f) * 成分のみを高
精度に測定する超音波信号測定法を提供することを目的
とする。
と、極大、極小の変動周期以外のピークが数多く表われ
る等、変動周期Δｆの測定精度が落ちることになる。そ
こで本発明は、測定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を取
り除き、試料の弾性的性質を示すＶ(f) * 成分のみを高
精度に測定する超音波信号測定法を提供することを目的
とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、高周波バースト波を発生させる手段と、前
記高周波バースト波を超音波に変換する音響レンズと、
前記音響レンズにより受信した試料からの反射波を増
幅、検波する手段と、前記増幅、検波された信号をＡ／
Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演算、記憶
する手段と、演算された信号を表示する手段とを備える
超音波装置を用いて前記試料からの反射信号を測定する
方法において、前記音響レンズを焦点距離より試料に近
づけ保持し、前記高周波バースト波の周波数を変化させ
つつ、各周波数における試料からの反射信号強度を一定
に保つ様に高周波バースト波の振幅を変化させ、得られ
た変化量を記憶させる超音波信号測定法を提供する。
するために、高周波バースト波を発生させる手段と、前
記高周波バースト波を超音波に変換する音響レンズと、
前記音響レンズにより受信した試料からの反射波を増
幅、検波する手段と、前記増幅、検波された信号をＡ／
Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演算、記憶
する手段と、演算された信号を表示する手段とを備える
超音波装置を用いて前記試料からの反射信号を測定する
方法において、前記音響レンズを焦点距離より試料に近
づけ保持し、前記高周波バースト波の周波数を変化させ
つつ、各周波数における試料からの反射信号強度を一定
に保つ様に高周波バースト波の振幅を変化させ、得られ
た変化量を記憶させる超音波信号測定法を提供する。
【００２０】また、高周波バースト波を発生させる手段
と、前記高周波バースト波を超音波に変換する音響レン
ズと、前記音響レンズにより受信した試料からの反射信
号をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演
算記憶する手段と、演算結果を表示する手段とを備える
超音波装置を用い、前記試料に前記音響レンズより放射
された超音波をカプラを用いて入射させ前記試料からの
反射信号を測定する測定系において、前記音響レンズを
焦点距離より試料に近づけ保持し、前記高周波バースト
波の周波数を変化させつつ、各周波数における試料から
の反射信号強度を測定記憶し、前記反射信号を前記測定
系の周波数特性で正規化する超音波信号測定法を提供す
る。
と、前記高周波バースト波を超音波に変換する音響レン
ズと、前記音響レンズにより受信した試料からの反射信
号をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演
算記憶する手段と、演算結果を表示する手段とを備える
超音波装置を用い、前記試料に前記音響レンズより放射
された超音波をカプラを用いて入射させ前記試料からの
反射信号を測定する測定系において、前記音響レンズを
焦点距離より試料に近づけ保持し、前記高周波バースト
波の周波数を変化させつつ、各周波数における試料から
の反射信号強度を測定記憶し、前記反射信号を前記測定
系の周波数特性で正規化する超音波信号測定法を提供す
る。
【００２１】
【作用】以上のような構成の超音波信号測定法は、音響
レンズに印加される高周波バースト波の強度が可変さ
れ、Ｖ(f) s が掃引される周波数範囲において一定とな
るようにすることでＶ(f) s の影響を除きＶ(f) * のみ
が測定される。また、Ｖ(f) 曲線において極大、極小の
観測されない試料等を用いてＶ(f) sを測定しておき、
Ｖ(f) 曲線測定後に正規化される。
レンズに印加される高周波バースト波の強度が可変さ
れ、Ｖ(f) s が掃引される周波数範囲において一定とな
るようにすることでＶ(f) s の影響を除きＶ(f) * のみ
が測定される。また、Ｖ(f) 曲線において極大、極小の
観測されない試料等を用いてＶ(f) sを測定しておき、
Ｖ(f) 曲線測定後に正規化される。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には本発明による第１実施例としての
超音波信号測定方法を実現するための超音波測定装置の
構成を示し説明する。
に説明する。図１には本発明による第１実施例としての
超音波信号測定方法を実現するための超音波測定装置の
構成を示し説明する。
【００２３】この超音波測定装置において、試料４がカ
プラ２が満たされた試料台３に置かれている。この試料
台３のカプラ２に接するように、印加された電気信号と
超音波の変換を行うトランスデューサを含み超音波を収
束させる音響レンズ１が設けられている。この音響レン
ズ１は、図示しないＸ−Ｙ走査部，Ｚ走査部によって、
Ｘ−Ｙ方向及び試料に対して垂直方向と移動可能である
ものとする。
プラ２が満たされた試料台３に置かれている。この試料
台３のカプラ２に接するように、印加された電気信号と
超音波の変換を行うトランスデューサを含み超音波を収
束させる音響レンズ１が設けられている。この音響レン
ズ１は、図示しないＸ−Ｙ走査部，Ｚ走査部によって、
Ｘ−Ｙ方向及び試料に対して垂直方向と移動可能である
ものとする。
【００２４】前記音響レンズ１には、後述する印加側若
しくは受信側に高速切換えする高速スイッチ５の一端に
接続される。他端の印加側には、発振する振幅Ａ（ｆ
start）の連続高周波信号を発振する可変出力発振器１
２が、この連続高周波信号を例えば２００ｎｓｅｃの時
間幅の高周波バースト波に切り出すパルス変調器６を介
して接続される。
しくは受信側に高速切換えする高速スイッチ５の一端に
接続される。他端の印加側には、発振する振幅Ａ（ｆ
start）の連続高周波信号を発振する可変出力発振器１
２が、この連続高周波信号を例えば２００ｎｓｅｃの時
間幅の高周波バースト波に切り出すパルス変調器６を介
して接続される。
【００２５】前記可変出力発振器１２は、駆動を制御す
るための制御・演算部１０に接続される。また、他端の
受信側には、前記試料４に入射された反射信号を増幅、
検波する受信器８及び、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変調器９を介して、制御・演算部１０に接続される。
前記制御・演算部１０には、測定されたＶ(f) 曲線は、
表示部１１が接続されている。
るための制御・演算部１０に接続される。また、他端の
受信側には、前記試料４に入射された反射信号を増幅、
検波する受信器８及び、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変調器９を介して、制御・演算部１０に接続される。
前記制御・演算部１０には、測定されたＶ(f) 曲線は、
表示部１１が接続されている。
【００２６】このように構成された超音波測定装置にお
いて、Ｖ(f) 曲線の測定手順を説明する。まず、制御・
演算部１０の制御信号により、可変出力発振器１２が振
幅Ａ（ｆstart ）の信号をパルス変調器６へ送信する。
以下、従来例と同様に、受信信号強度Ｖ（ｆstart ）を
制御・演算部１０に内蔵するメモリに記憶する。
いて、Ｖ(f) 曲線の測定手順を説明する。まず、制御・
演算部１０の制御信号により、可変出力発振器１２が振
幅Ａ（ｆstart ）の信号をパルス変調器６へ送信する。
以下、従来例と同様に、受信信号強度Ｖ（ｆstart ）を
制御・演算部１０に内蔵するメモリに記憶する。
【００２７】次に、周波数ｆstart ＋ｆ0 の時に、受信
信号強度Ｖ（ｆstart ＋ｆ0 ）がＶ（ｆstart ）と等し
くなるように、可変出力発振器１２の送信振幅Ａ（ｆ
start＋ｆ0 ）を変化させ、その値を制御・演算部１０
に記憶させる。
信号強度Ｖ（ｆstart ＋ｆ0 ）がＶ（ｆstart ）と等し
くなるように、可変出力発振器１２の送信振幅Ａ（ｆ
start＋ｆ0 ）を変化させ、その値を制御・演算部１０
に記憶させる。
【００２８】次に周波数ｆstart ＋２ｆ0 においても、
同様に、Ｖ（ｆstart ）がＶ（ｆstart ＋２ｆ0 ）に等
しくなるように、Ａ（ｆstart ＋２ｆ0 ）を変化させ、
その値を記憶する。この処理をｎ回まで繰り返し、ｆ
start からｆend ＝ｆstart ＋（ｎ−１）ｆ0 まで行な
う。
同様に、Ｖ（ｆstart ）がＶ（ｆstart ＋２ｆ0 ）に等
しくなるように、Ａ（ｆstart ＋２ｆ0 ）を変化させ、
その値を記憶する。この処理をｎ回まで繰り返し、ｆ
start からｆend ＝ｆstart ＋（ｎ−１）ｆ0 まで行な
う。
【００２９】ここで、得られたＡ(f) 曲線は、Ｖ(f) *
と極大、極小が反転した関係になるもののＶ(f) * と等
価な曲線であり、Ｖ(f) s の影響を含んでいない。Ａ
(f) 曲線の極大、極小の変動周期Δｆを求めることで試
料の表面波速度を求めることができる。
と極大、極小が反転した関係になるもののＶ(f) * と等
価な曲線であり、Ｖ(f) s の影響を含んでいない。Ａ
(f) 曲線の極大、極小の変動周期Δｆを求めることで試
料の表面波速度を求めることができる。
【００３０】このように第１実施例の超音波信号測定方
法によれば、Ｖ(f) * 曲線を高精度にかつ簡便に測定で
きる。次に図２には、本発明による第２実施例としての
超音波信号測定方法を実現するための超音波測定装置の
構成を示し説明する。ここで、第２実施例の構成部材で
図１に示す構成部材と同等の部材には、同じ参照符号を
付してその説明を省略する。この超音波測定装置におい
て、発振器７とパルス変調器６との間に、可変減衰器１
３を設け、制御・演算部１０の制御により、減衰量の制
御可能にした構成にである。
法によれば、Ｖ(f) * 曲線を高精度にかつ簡便に測定で
きる。次に図２には、本発明による第２実施例としての
超音波信号測定方法を実現するための超音波測定装置の
構成を示し説明する。ここで、第２実施例の構成部材で
図１に示す構成部材と同等の部材には、同じ参照符号を
付してその説明を省略する。この超音波測定装置におい
て、発振器７とパルス変調器６との間に、可変減衰器１
３を設け、制御・演算部１０の制御により、減衰量の制
御可能にした構成にである。
【００３１】この超音波測定装置によるＶ(f) 曲線の測
定の手順について説明する。まず、発振器７から周波数
ｆstart の高周波信号が発生され、制御・演算部１０の
制御信号により可変減衰器１３の減衰量を任意の値Ｂ
（ｆstart ）に設定され、前記高周波信号が減衰され
る。この高周波信号は、パルス変調器６、高速スイッチ
５を介して、音響レンズ１が超音波に変換され且つ収束
され、試料４に入射される。そして、試料で反射し、超
音波から電気信号に変換された反射信号の強度Ｖ（ｆ
start ）を測定し、前記任意の値Ｂ（ｆstart ）と強度
Ｖ（ｆstart）を記憶する。
定の手順について説明する。まず、発振器７から周波数
ｆstart の高周波信号が発生され、制御・演算部１０の
制御信号により可変減衰器１３の減衰量を任意の値Ｂ
（ｆstart ）に設定され、前記高周波信号が減衰され
る。この高周波信号は、パルス変調器６、高速スイッチ
５を介して、音響レンズ１が超音波に変換され且つ収束
され、試料４に入射される。そして、試料で反射し、超
音波から電気信号に変換された反射信号の強度Ｖ（ｆ
start ）を測定し、前記任意の値Ｂ（ｆstart ）と強度
Ｖ（ｆstart）を記憶する。
【００３２】次に、発振器７から周波数ｆstart ＋ｆ0
にの高周波信号を発生させ、同様に試料からの反射信号
の強度Ｖ（ｆstart ＋ｆ0 ）がＶ（ｆstart ）と等しく
なるように、可変減衰器１３の減衰量Ｂ（ｆstart ＋ｆ
0 ）を再設定し記憶する。
にの高周波信号を発生させ、同様に試料からの反射信号
の強度Ｖ（ｆstart ＋ｆ0 ）がＶ（ｆstart ）と等しく
なるように、可変減衰器１３の減衰量Ｂ（ｆstart ＋ｆ
0 ）を再設定し記憶する。
【００３３】このように発振器７の発振周波数をｆ
start からｆend まで可変して、同様に処理を繰り返し
行い、Ｂ(f) 曲線を測定する。前記Ｂ(f) 曲線は極大、
極小がＶ(f) * と反転しているがＶ(f) * と等価な曲線
であり、Ｂ(f) 曲線の極大、極小の変動周期Δｆを測定
することにより試料の表面波速度を求められる。
start からｆend まで可変して、同様に処理を繰り返し
行い、Ｂ(f) 曲線を測定する。前記Ｂ(f) 曲線は極大、
極小がＶ(f) * と反転しているがＶ(f) * と等価な曲線
であり、Ｂ(f) 曲線の極大、極小の変動周期Δｆを測定
することにより試料の表面波速度を求められる。
【００３４】よって、本実施例によればＶ(f) * 曲線を
高精度にかつ簡便に測定できる。次に本発明による第３
実施例として、図４に示した従来の構成を用いて実現し
た例を説明する。まず、表面波の測定が不可能なテフロ
ン等の試料を用いて、従来通り、Ｖ(f) 曲線を測定し、
記憶する。このＶ(f) 曲線は、完全にＶ(f) s 曲線と等
価な曲線である。次に測定すべき試料のＶ(f) 曲線を測
定し、測定した後、予め測定してあるＶ(f) * 曲線で正
規化する。正規化は次のように行なう。
高精度にかつ簡便に測定できる。次に本発明による第３
実施例として、図４に示した従来の構成を用いて実現し
た例を説明する。まず、表面波の測定が不可能なテフロ
ン等の試料を用いて、従来通り、Ｖ(f) 曲線を測定し、
記憶する。このＶ(f) 曲線は、完全にＶ(f) s 曲線と等
価な曲線である。次に測定すべき試料のＶ(f) 曲線を測
定し、測定した後、予め測定してあるＶ(f) * 曲線で正
規化する。正規化は次のように行なう。
【００３５】
【数５】
【００３６】正規化された曲線は、Ｖ(f) * でありＶ
(f）s の影響を完全に除去できる。従って、本実施例に
よればＶ(f) * 曲線を高精度にかつ簡便に測定できる。
以上説明したように、本実施例の超音波信号測定法によ
れば、超音波信号測定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を
受けずに、試料の弾性的性質のみを反映したＶ(f) * を
高精度にかつ簡便に測定できることから、試料の表面波
音速を高精度に測定できる。また本発明は、前述した実
施例に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿
論である。
(f）s の影響を完全に除去できる。従って、本実施例に
よればＶ(f) * 曲線を高精度にかつ簡便に測定できる。
以上説明したように、本実施例の超音波信号測定法によ
れば、超音波信号測定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を
受けずに、試料の弾性的性質のみを反映したＶ(f) * を
高精度にかつ簡便に測定できることから、試料の表面波
音速を高精度に測定できる。また本発明は、前述した実
施例に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿
論である。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、測
定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を取り除き、試料の弾
性的性質を示すＶ(f) * 成分のみを高精度に測定する超
音波信号測定法を提供することができる。
定系の周波数特性Ｖ(f) s の影響を取り除き、試料の弾
性的性質を示すＶ(f) * 成分のみを高精度に測定する超
音波信号測定法を提供することができる。
【図１】本発明による第１実施例としての超音波信号測
定方法を実現するための超音波測定装置の構成を示す図
である。
定方法を実現するための超音波測定装置の構成を示す図
である。
【図２】本発明による第２実施例としての超音波信号測
定方法を実現するための超音波測定装置の構成を示す図
である。
定方法を実現するための超音波測定装置の構成を示す図
である。
【図３】周波数ｆと反射信号Ｖの関係を示すＶ(f) 曲線
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来のＶ(f) 曲線測定装置の構成を示す図であ
る。
る。
１…音響レンズ、２…カプラ、３…試料台、４…試料、
５…高速スイッチ、６…パルス変調器、７…発振器、８
…受信器、９…Ａ／Ｄ変調器、１０…制御・演算部、１
１…表示部、１２…可変出力発振器、１３…可変減衰
器。
５…高速スイッチ、６…パルス変調器、７…発振器、８
…受信器、９…Ａ／Ｄ変調器、１０…制御・演算部、１
１…表示部、１２…可変出力発振器、１３…可変減衰
器。
Claims (2)
- 【請求項１】 高周波バースト波を発生させる手段と、
前記高周波バースト波を超音波に変換する音響レンズ
と、前記音響レンズにより受信した試料からの反射波を
増幅、検波する手段と、前記増幅、検波された信号をＡ
／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演算、記
憶する手段と、演算された信号を表示する手段とを備え
る超音波装置を用いて前記試料からの反射信号を測定す
る方法において、 前記音響レンズを焦点距離より試料に近づけ保持し、前
記高周波バースト波の周波数を変化させつつ、各周波数
における試料からの反射信号強度を一定に保つ様に高周
波バースト波の振幅を変化させ、得られた変化量を記憶
させることを特徴とする超音波信号測定法。 - 【請求項２】 高周波バースト波を発生させる手段と、
前記高周波バースト波を超音波に変換する音響レンズ
と、前記音響レンズにより受信した試料からの反射信号
をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変換された信号を演算
記憶する手段と、演算結果を表示する手段とを備える超
音波装置を用い、前記試料に前記音響レンズより放射さ
れた超音波をカプラを用いて入射させ前記試料からの反
射信号を測定する測定系において、 前記音響レンズを焦点距離より試料に近づけ保持し、前
記高周波バースト波の周波数を変化させつつ、各周波数
における試料からの反射信号強度を測定記憶し、前記反
射信号を前記測定系の周波数特性で正規化することを特
徴とする超音波信号測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104297A JPH06313763A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 超音波信号測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104297A JPH06313763A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 超音波信号測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313763A true JPH06313763A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14376995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5104297A Withdrawn JPH06313763A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 超音波信号測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313763A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011001536A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 本多電子株式会社 | 液体圧送設備の異常検出装置及び方法、異常検出機能付きの超音波流量計 |
| JP2021131307A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 三菱重工業株式会社 | 超音波検査の信号処理方法及び装置並びに厚み計測方法及び装置 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP5104297A patent/JPH06313763A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011001536A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 本多電子株式会社 | 液体圧送設備の異常検出装置及び方法、異常検出機能付きの超音波流量計 |
| JPWO2011001536A1 (ja) * | 2009-06-29 | 2012-12-10 | 本多電子株式会社 | 液体圧送設備の異常検出装置及び方法、異常検出機能付きの超音波流量計 |
| JP2021131307A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 三菱重工業株式会社 | 超音波検査の信号処理方法及び装置並びに厚み計測方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |