JPH0684960B2 - 超音波送受信方法及び装置 - Google Patents
超音波送受信方法及び装置Info
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- JPH0684960B2 JPH0684960B2 JP60172032A JP17203285A JPH0684960B2 JP H0684960 B2 JPH0684960 B2 JP H0684960B2 JP 60172032 A JP60172032 A JP 60172032A JP 17203285 A JP17203285 A JP 17203285A JP H0684960 B2 JPH0684960 B2 JP H0684960B2
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- transmission
- transmitting
- wave
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波ビームを走査し、例えば、鋼材を探傷
するための超音波送受信方法及び装置に係り、特にアレ
イ探触子を使用し簡単な構成で超音波ビームを走査する
電子走査式超音波送受信方法及び装置に関するものであ
る。
するための超音波送受信方法及び装置に係り、特にアレ
イ探触子を使用し簡単な構成で超音波ビームを走査する
電子走査式超音波送受信方法及び装置に関するものであ
る。
アレイ探触子を用いた電子走査型超音波探傷装置として
は、各アレイエレメントを励振し、超音波を送受信する
タイミング制御により超音波を重ね合わせ、被検体内で
超音波ビームを偏向，集束させる方法が知られている。
なお、この種の例としては、「電子走査型超音波探傷技
術および装置」，日本機械学会誌第87巻第793号第23頁
〜28頁、特開昭56-111426号等がある。
は、各アレイエレメントを励振し、超音波を送受信する
タイミング制御により超音波を重ね合わせ、被検体内で
超音波ビームを偏向，集束させる方法が知られている。
なお、この種の例としては、「電子走査型超音波探傷技
術および装置」，日本機械学会誌第87巻第793号第23頁
〜28頁、特開昭56-111426号等がある。
その電子走査型超音波探傷方法による装置構成の一例を
第16図に示す。演算回路を用いた超音波ビーム制御回路
101で、遅延回路102内の各アレイ素子の遅延時間を設定
した後、この遅延回路102を介して、超音波送信回路103
からのパルス電圧を、アレイ探触子106に印加する。こ
れより、各アレイ素子から出た超音波が干渉して波面が
形成され、被検体108内の所定方向に超音波が発信され
る。この際、遅延回路102に設定した遅延時間に従い超
音波がθ方向に偏向される。
第16図に示す。演算回路を用いた超音波ビーム制御回路
101で、遅延回路102内の各アレイ素子の遅延時間を設定
した後、この遅延回路102を介して、超音波送信回路103
からのパルス電圧を、アレイ探触子106に印加する。こ
れより、各アレイ素子から出た超音波が干渉して波面が
形成され、被検体108内の所定方向に超音波が発信され
る。この際、遅延回路102に設定した遅延時間に従い超
音波がθ方向に偏向される。
被検体108の超音波反射体（表面110,底面111,欠陥109）
から反射された超音波は、アレイ探触子106で受信さ
れ、遅延回路102を介して、超音波受信回路104に送られ
る。この超音波受信信号は超音波受信回路104で検波整
流された後に表示回路105に送られる。表示回路105に
は、超音波ビームの位置信号が超音波ビーム制御回路10
1から別途送られている。これらの信号に基づき、CRT10
7上には表面像112,底面像113,欠陥像114が表示される。
から反射された超音波は、アレイ探触子106で受信さ
れ、遅延回路102を介して、超音波受信回路104に送られ
る。この超音波受信信号は超音波受信回路104で検波整
流された後に表示回路105に送られる。表示回路105に
は、超音波ビームの位置信号が超音波ビーム制御回路10
1から別途送られている。これらの信号に基づき、CRT10
7上には表面像112,底面像113,欠陥像114が表示される。
しかし、この種の例では、超音波送受信のタイミング制
御に遅延回路を利用し、信号遅延量を切替えてタイミン
グ制御しているため、遅延回路がアレイエレメントの数
だけ必要であり、その結線も複雑でかつ膨大なものとな
つてしまう。この遅延回路には、通常コイルを使用する
が、製作上高度の技術が必要であり、高価（約30万円／
個）なものである。したがつて、超音波送受信装置の小
型化が困難であり、コストが高いという問題があつた。
御に遅延回路を利用し、信号遅延量を切替えてタイミン
グ制御しているため、遅延回路がアレイエレメントの数
だけ必要であり、その結線も複雑でかつ膨大なものとな
つてしまう。この遅延回路には、通常コイルを使用する
が、製作上高度の技術が必要であり、高価（約30万円／
個）なものである。したがつて、超音波送受信装置の小
型化が困難であり、コストが高いという問題があつた。
本発明の目的は、大きなスペースを占める上に高価な遅
延回路を用いずにビームの方法を設定でき、被検体内の
欠陥等を実時間で表示可能な電子走査型超音波送受信方
法及び装置を提供することである。
延回路を用いずにビームの方法を設定でき、被検体内の
欠陥等を実時間で表示可能な電子走査型超音波送受信方
法及び装置を提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、複数の超音波電
気変換素子を配列したアレイ探触子から設定すべきビー
ム方向に応じた間隔でいくつかの変換素子を選択し、選
択した変換素子から超音波を同時に送信し、隣合って選
択した変換素子から送信された球面波のうちで一波長ず
つずれた波面同士の干渉により所定方向に超音波ビーム
を伝播させ、その反射波を受信することを特徴とする超
音波送受信方法を提案するものである。
気変換素子を配列したアレイ探触子から設定すべきビー
ム方向に応じた間隔でいくつかの変換素子を選択し、選
択した変換素子から超音波を同時に送信し、隣合って選
択した変換素子から送信された球面波のうちで一波長ず
つずれた波面同士の干渉により所定方向に超音波ビーム
を伝播させ、その反射波を受信することを特徴とする超
音波送受信方法を提案するものである。
本発明は、また、上記目的を達成するために、被検体に
接触する複数の超音波電気変換素子からなるアレイ探触
子と、これら探触子に印加すべき連続波を出力する連続
波発信器と、探触子と連続波発信器との間に配置され送
信と受信とを切替る送受信切替えスイッチと、送受信切
替えスイッチとアレイ探触子との間に配置され、設定す
べきビーム方向に応じた間隔でアレイ探触子からいくつ
かの変換素子を選択し、選択した変換素子から同時に超
音波を被検体に送信させ、隣合って選択した変換素子か
ら送信された球面波のうちで一波長ずつずれた波面同士
の干渉により所定方向に超音波ビームを伝播させる送受
信パターン切替えスイッチと、送受信切替えスイッチと
送受信パターン切替えスイッチとの間から受信信号を取
込み加算する加算回路と、加算された信号を検波増幅す
る増幅回路と、その結果を表示する表示部と、上記各部
の作動を制御するスイッチ制御回路とからなる超音波送
受信装置を提案するものである。
接触する複数の超音波電気変換素子からなるアレイ探触
子と、これら探触子に印加すべき連続波を出力する連続
波発信器と、探触子と連続波発信器との間に配置され送
信と受信とを切替る送受信切替えスイッチと、送受信切
替えスイッチとアレイ探触子との間に配置され、設定す
べきビーム方向に応じた間隔でアレイ探触子からいくつ
かの変換素子を選択し、選択した変換素子から同時に超
音波を被検体に送信させ、隣合って選択した変換素子か
ら送信された球面波のうちで一波長ずつずれた波面同士
の干渉により所定方向に超音波ビームを伝播させる送受
信パターン切替えスイッチと、送受信切替えスイッチと
送受信パターン切替えスイッチとの間から受信信号を取
込み加算する加算回路と、加算された信号を検波増幅す
る増幅回路と、その結果を表示する表示部と、上記各部
の作動を制御するスイッチ制御回路とからなる超音波送
受信装置を提案するものである。
次に、本発明の超音波送受信方法の原理について説明す
る。
る。
第２図は、本発明で利用するローブの発生原理、第３図
はその超音波ビームの音圧分布を示すものである。第２
図に示すように、アレイ探触子９の各エレメントを同時
に発信させた場合（発信素子は図中黒塗りで示す）、各
エレメントから球面波が発信される。この球面波が前方
で干渉し、波面を形成する。発信超音波が０°方向へ干
渉帯を形成したものをメインローブと呼ぶ。この他にθ
方向でも超音波の干渉帯が形成される。これをサイドロ
ーブと呼ぶ。これは、隣合って選択されたエレメント間
で一波長ずれた球面波が干渉し、θ方向にも波面を形成
するため発生する。サイドローブの発生角θは、図の斜
線で示した三角形から次式（１）で求められる。
はその超音波ビームの音圧分布を示すものである。第２
図に示すように、アレイ探触子９の各エレメントを同時
に発信させた場合（発信素子は図中黒塗りで示す）、各
エレメントから球面波が発信される。この球面波が前方
で干渉し、波面を形成する。発信超音波が０°方向へ干
渉帯を形成したものをメインローブと呼ぶ。この他にθ
方向でも超音波の干渉帯が形成される。これをサイドロ
ーブと呼ぶ。これは、隣合って選択されたエレメント間
で一波長ずれた球面波が干渉し、θ方向にも波面を形成
するため発生する。サイドローブの発生角θは、図の斜
線で示した三角形から次式（１）で求められる。
ここで、ｄは隣接エレメントの間隔、λは波長である。
式（１）からわかるように隣接エレメントの間隔を変更
すれば、サイドローブの偏向角θを変えることができ
る。本発明はサイドローブを利用し、アレイ探触子９の
発信エレメントの間隔を変えて超音波ビームを走査する
ものである。
すれば、サイドローブの偏向角θを変えることができ
る。本発明はサイドローブを利用し、アレイ探触子９の
発信エレメントの間隔を変えて超音波ビームを走査する
ものである。
第３図は、第２図に示すようにアレイ探触子を発信させ
たときの超音波ビームの拡がりを示したものである。ア
レイ探触子９の真下方向に超音波の音圧が極大となる０
次の干渉波のメインローブ14が存在する。また、±θ方
向にも超音波の音圧が極大となる±１次の干渉波のサイ
ドローブ15が存在する。一般的にサイドローブの音圧は
メインローブの音圧よりも低い。
たときの超音波ビームの拡がりを示したものである。ア
レイ探触子９の真下方向に超音波の音圧が極大となる０
次の干渉波のメインローブ14が存在する。また、±θ方
向にも超音波の音圧が極大となる±１次の干渉波のサイ
ドローブ15が存在する。一般的にサイドローブの音圧は
メインローブの音圧よりも低い。
次にアレイ探触子を用いたときの超音波の発信方法につ
いて説明する。第４図は従来の超音波の発信方法、第５
図は本発明の超音波の発信方法を示す。従来は、第４図
に示すようにアレイ探触子に高電圧のスパイクパルスを
印加していた。そうすると、各々のアレイエレメントか
らは２〜３波長継続した超音波信号が発信される。この
ため、2,3個以上離れたエレメント間同士の超音波の干
渉は起こらなくなる。サイドローブの音圧が低くなるの
で、従来はメインローブの利用しか考えられていなかつ
た。
いて説明する。第４図は従来の超音波の発信方法、第５
図は本発明の超音波の発信方法を示す。従来は、第４図
に示すようにアレイ探触子に高電圧のスパイクパルスを
印加していた。そうすると、各々のアレイエレメントか
らは２〜３波長継続した超音波信号が発信される。この
ため、2,3個以上離れたエレメント間同士の超音波の干
渉は起こらなくなる。サイドローブの音圧が低くなるの
で、従来はメインローブの利用しか考えられていなかつ
た。
これに対し、本発明では、第５図に示すように、所定の
波面λがｎ個継続したサイン波を発信する。しかも発信
波の継続時間ａにおける波長の数ｎをアレイエレメント
の数と同じにする。このようにすれば、アレイ探触子の
各エレメントから出る超音波が全て干渉し、サイドロー
ブの音圧を高くすることができる。
波面λがｎ個継続したサイン波を発信する。しかも発信
波の継続時間ａにおける波長の数ｎをアレイエレメント
の数と同じにする。このようにすれば、アレイ探触子の
各エレメントから出る超音波が全て干渉し、サイドロー
ブの音圧を高くすることができる。
第６図は、パルス波およびサイン波で発信したときの発
信超音波の音圧分布の実験結果である。実験条件は、発
信エレメントの間隔8mm、エレメントの幅2mm、波長2.62
mmである。この結果から明らかなように、サイドローブ
の音圧は、本発明のサイン波で発信したときのほうが従
来のパルス波発信のときより高く、その音圧はパルス波
発信のときの約２倍の大きさとなる。以上説明した如
く、本発明では、サイン波で超音波を発信するための高
い音圧の超音波ビームが得られる。
信超音波の音圧分布の実験結果である。実験条件は、発
信エレメントの間隔8mm、エレメントの幅2mm、波長2.62
mmである。この結果から明らかなように、サイドローブ
の音圧は、本発明のサイン波で発信したときのほうが従
来のパルス波発信のときより高く、その音圧はパルス波
発信のときの約２倍の大きさとなる。以上説明した如
く、本発明では、サイン波で超音波を発信するための高
い音圧の超音波ビームが得られる。
次に、本発明の実施例を説明する。第１図は、本発明に
よる超音波送受信装置の一実施例の構成を示すブロツク
図である。図において、連続波発信器２からは、連続波
信号P1〜P8が、アイソレータ８、送受信切替えスイツチ
16、送受信パターン切替えスイツチ17を介して、アレイ
探触子９に印加される。一方、アレイ探触子９で受信さ
れた超音波信号u1〜u8は、送受信パターン切替えスイツ
チ17を介して、加算回路４に入力される。加算回路４で
は超音波受信信号u1〜u8を加算する。加算された超音波
受信号ｕは増幅回路で検波整流され、さらに増幅されて
検波信号Ｕとなり、表示回路６に入力される。
よる超音波送受信装置の一実施例の構成を示すブロツク
図である。図において、連続波発信器２からは、連続波
信号P1〜P8が、アイソレータ８、送受信切替えスイツチ
16、送受信パターン切替えスイツチ17を介して、アレイ
探触子９に印加される。一方、アレイ探触子９で受信さ
れた超音波信号u1〜u8は、送受信パターン切替えスイツ
チ17を介して、加算回路４に入力される。加算回路４で
は超音波受信信号u1〜u8を加算する。加算された超音波
受信号ｕは増幅回路で検波整流され、さらに増幅されて
検波信号Ｕとなり、表示回路６に入力される。
スイツチ制御回路３は、例えばマイクロプロセツサであ
り、送受信切替えスイツチ16、送受信パターン切替えス
イツチ17のスイツチのオン，オフを制御するためのコン
トロール信号C1,C2を出力する。また、送受信パターン
切替えスイツチ17のオン，オフ状態により、サイドロー
ブの偏向角θ、使用しているアレイエレメントの位置信
号Ｌを表示回路６に出力する。表示回路６では、検波信
号U,位置信号Ｌにより、CRT7上に被検体10内の断面像
（表面像71,底面像72,欠陥像73）を得る処理を行う。同
期回路１は、連続波発信器2,増幅回路5,表示回路6,スイ
ツチ制御回路３に同期信号Ｔを与え、各回路の同期をと
つている。アイソレータ８は、超音波受信信号u1〜u
8が、送受信切替えスイツチ16,送受信パターン切替えス
イツチ17のオンにより加算回路４に入力される前に、加
算されるのを防ぐものである 本発明の探傷方法について説明する。ここでは簡単のた
めアレイエレメントの数を８個とした。送受信切替えス
イツチ16のスイツチ161〜164をオンとし、超音波を送信
するアレイ探触子９のエレメントを91〜94とする。次に
θ方向にサイドローブが発生するように発信エレメント
の間隔を送受信パターン切替えスイツチ171〜174により
選択する。また、アレイエレメント95〜98でもθ方向に
サイドローブが発生するように受信エレメントの間隔を
送受信パターン切替えスイツチ175〜178により選択す
る。その後、超音波受信信号P1〜P4をアレイエレメント
91〜94に印加し、θ方向にサイドローブを発生させる。
一方、アレイエレメント95〜98ではθ方向にサイドロー
ブを発生する受信パターンで超音波を受信し、受信信号
u5〜u8を得る。このようにサイドローブを使用して超音
波ビームを送受信する。
り、送受信切替えスイツチ16、送受信パターン切替えス
イツチ17のスイツチのオン，オフを制御するためのコン
トロール信号C1,C2を出力する。また、送受信パターン
切替えスイツチ17のオン，オフ状態により、サイドロー
ブの偏向角θ、使用しているアレイエレメントの位置信
号Ｌを表示回路６に出力する。表示回路６では、検波信
号U,位置信号Ｌにより、CRT7上に被検体10内の断面像
（表面像71,底面像72,欠陥像73）を得る処理を行う。同
期回路１は、連続波発信器2,増幅回路5,表示回路6,スイ
ツチ制御回路３に同期信号Ｔを与え、各回路の同期をと
つている。アイソレータ８は、超音波受信信号u1〜u
8が、送受信切替えスイツチ16,送受信パターン切替えス
イツチ17のオンにより加算回路４に入力される前に、加
算されるのを防ぐものである 本発明の探傷方法について説明する。ここでは簡単のた
めアレイエレメントの数を８個とした。送受信切替えス
イツチ16のスイツチ161〜164をオンとし、超音波を送信
するアレイ探触子９のエレメントを91〜94とする。次に
θ方向にサイドローブが発生するように発信エレメント
の間隔を送受信パターン切替えスイツチ171〜174により
選択する。また、アレイエレメント95〜98でもθ方向に
サイドローブが発生するように受信エレメントの間隔を
送受信パターン切替えスイツチ175〜178により選択す
る。その後、超音波受信信号P1〜P4をアレイエレメント
91〜94に印加し、θ方向にサイドローブを発生させる。
一方、アレイエレメント95〜98ではθ方向にサイドロー
ブを発生する受信パターンで超音波を受信し、受信信号
u5〜u8を得る。このようにサイドローブを使用して超音
波ビームを送受信する。
一般的になされているように、アレイエレメントを送受
信に兼用してもよいことは勿論である。
信に兼用してもよいことは勿論である。
第７図により、選択したアレイエレメントの数による超
音波の送受信感度の違いを補正する実施例について説明
する。スイツチ制御回路３は、スイツチ切替え回路31と
感度補正回路32とからなる。スイツチ切替え回路３は、
送受信切替えスイツチ16と送受信パターン切替えスイツ
チ17に切替え制御信号C1,C2を送り、超音波の送受信パ
ターンを制御する。また、選択した送受信アレイエレメ
ントの数に依存したエレメント選択信号Ｓを感度補正回
路32に出力する。感度補正回路32では、エレメント選択
信号Ｓから超音波発信電圧の振幅を制御するための振幅
制御信号Ａを作り、連続波発信器２に出力する。連続波
発信器２は、サイン波発振器22,波高値制御回路23,トリ
ガー信号発生器21,アナログスイツチ24,パワーアンプ25
から構成される。サイン波発振器22では超音波発信の基
本となるサイン波S1を発生する。波高値制御回路23で
は、振幅制御信号Ａに従い、サイン波S1の波高値を変え
て信号S2とする。このサイン波信号S2は、トリガー信号
Ｋによりアナログスイツチ24で波形がチヨツプされ、信
号S3となる。チヨツプ信号S3をパワーアンプ25で増幅
し、超音波発信信号Ｐを得る。
音波の送受信感度の違いを補正する実施例について説明
する。スイツチ制御回路３は、スイツチ切替え回路31と
感度補正回路32とからなる。スイツチ切替え回路３は、
送受信切替えスイツチ16と送受信パターン切替えスイツ
チ17に切替え制御信号C1,C2を送り、超音波の送受信パ
ターンを制御する。また、選択した送受信アレイエレメ
ントの数に依存したエレメント選択信号Ｓを感度補正回
路32に出力する。感度補正回路32では、エレメント選択
信号Ｓから超音波発信電圧の振幅を制御するための振幅
制御信号Ａを作り、連続波発信器２に出力する。連続波
発信器２は、サイン波発振器22,波高値制御回路23,トリ
ガー信号発生器21,アナログスイツチ24,パワーアンプ25
から構成される。サイン波発振器22では超音波発信の基
本となるサイン波S1を発生する。波高値制御回路23で
は、振幅制御信号Ａに従い、サイン波S1の波高値を変え
て信号S2とする。このサイン波信号S2は、トリガー信号
Ｋによりアナログスイツチ24で波形がチヨツプされ、信
号S3となる。チヨツプ信号S3をパワーアンプ25で増幅
し、超音波発信信号Ｐを得る。
第８図のタイムチヤートにより、第７図回路の動作を説
明する。S1は基本のサイン波信号である。これを選択し
たアレイエレメントの数により波高値制御回路23でその
波高値を調整して信号S2となる。信号Ｋはサイン波を切
り出すための信号である。信号Ｋが１の状態のときだけ
アナログスイツチ24で信号S2を切り出してチヨツプ信号
S3を作りだす。このチツプ信号S3をパワーアンプ25で増
幅し発信信号Ｐとなる。このように、送受信するエレメ
ントの数に従い、超音波発信信号の波高値を変え（例え
ばエレメントの数が少ないときは発信信号の波高値を高
くし）て、送受信感度の違いを補正し、探傷できる。エ
レメントの数が少ないときに特に有効である。
明する。S1は基本のサイン波信号である。これを選択し
たアレイエレメントの数により波高値制御回路23でその
波高値を調整して信号S2となる。信号Ｋはサイン波を切
り出すための信号である。信号Ｋが１の状態のときだけ
アナログスイツチ24で信号S2を切り出してチヨツプ信号
S3を作りだす。このチツプ信号S3をパワーアンプ25で増
幅し発信信号Ｐとなる。このように、送受信するエレメ
ントの数に従い、超音波発信信号の波高値を変え（例え
ばエレメントの数が少ないときは発信信号の波高値を高
くし）て、送受信感度の違いを補正し、探傷できる。エ
レメントの数が少ないときに特に有効である。
第９図を参照して、本発明による超音波送受信方法を具
体的に説明する。１番目からｉ番目のアレイエレメント
を用いて被検体10内に超音波を発信し、θ方向にサイド
ローブ15を発生させる。一方、ｉ＋１番目からｊ番目の
アレイエレメントを用いてθ方向にサイドローブ15を発
生する受信パターンで超音波を受信する。次に２番目か
らｉ＋１番目のアレイエレメントを用いて超音波を発信
し、ｉ＋２番目からｊ＋１番目のアレイエレメントを用
いて超音波を受信する。送受信するアレイエレメントを
１個ずつずらしながら、このような動作を順次、ｍ番目
のエレメントまで行う。こうして被検体10内にθ方向の
超音波ビームを矢印方向に走査する。以上の動作が終了
した後、サイドローブ15の偏方角θを変え、前記動作を
繰返す。このようにすれば、被検体10にあらゆる角度で
超音波ビームを入射させ、被検体10内を検査できる。
体的に説明する。１番目からｉ番目のアレイエレメント
を用いて被検体10内に超音波を発信し、θ方向にサイド
ローブ15を発生させる。一方、ｉ＋１番目からｊ番目の
アレイエレメントを用いてθ方向にサイドローブ15を発
生する受信パターンで超音波を受信する。次に２番目か
らｉ＋１番目のアレイエレメントを用いて超音波を発信
し、ｉ＋２番目からｊ＋１番目のアレイエレメントを用
いて超音波を受信する。送受信するアレイエレメントを
１個ずつずらしながら、このような動作を順次、ｍ番目
のエレメントまで行う。こうして被検体10内にθ方向の
超音波ビームを矢印方向に走査する。以上の動作が終了
した後、サイドローブ15の偏方角θを変え、前記動作を
繰返す。このようにすれば、被検体10にあらゆる角度で
超音波ビームを入射させ、被検体10内を検査できる。
以上は、発信エレメントの間隔が等しい場合の実施例で
あるが、第10図〜第13図には発信エレメント間隔を不均
等にした場合の実施例について示す。第10図はサイドロ
ーブの音圧が左右違うように発信した例である。また、
第11図はその発信で得られる音圧分布である。第10図に
おいて、Ｐ点で超音波が重なり合うようにアレイ探触子
９のエレメントを発信させる。黒塗りの部分が発信エレ
メントである。▲１▼＝a,▲２▼＝ａ＋λ，▲
３▼＝ａ＋２λ，……▲ｎ▼＝ａ＋ｎλとなる
ようにエレメントのB1，B2，Bnを選択し発信させる。こ
こでλは波長である。そうすれば、第11図のようにサイ
ドローブ15（ａ）の音圧がサイドローブ15（ｂ）より大
きくなり、その音圧も高くできる。
あるが、第10図〜第13図には発信エレメント間隔を不均
等にした場合の実施例について示す。第10図はサイドロ
ーブの音圧が左右違うように発信した例である。また、
第11図はその発信で得られる音圧分布である。第10図に
おいて、Ｐ点で超音波が重なり合うようにアレイ探触子
９のエレメントを発信させる。黒塗りの部分が発信エレ
メントである。▲１▼＝a,▲２▼＝ａ＋λ，▲
３▼＝ａ＋２λ，……▲ｎ▼＝ａ＋ｎλとなる
ようにエレメントのB1，B2，Bnを選択し発信させる。こ
こでλは波長である。そうすれば、第11図のようにサイ
ドローブ15（ａ）の音圧がサイドローブ15（ｂ）より大
きくなり、その音圧も高くできる。
第12図はアレイ探触子９の真下に超音波を集中させるよ
うに発信した例である。また、第13図はその発信で得ら
れる音圧分布である。第12図において、Ｐ点で超音波が
重なり合うように、 点（いわゆるフレネルの半波長帯）のエレメントを選択
して超音波を発信させる。そうすれば、第13図のように
超音波ビーム15をアレイ探触子９の真下に収束させるこ
ともできる。
うに発信した例である。また、第13図はその発信で得ら
れる音圧分布である。第12図において、Ｐ点で超音波が
重なり合うように、 点（いわゆるフレネルの半波長帯）のエレメントを選択
して超音波を発信させる。そうすれば、第13図のように
超音波ビーム15をアレイ探触子９の真下に収束させるこ
ともできる。
これまでは、１次元のアレイ探触子を用いた例であつた
が、次に２次元アレイ探触子を用いたときの実施例につ
いて第14図と第15図により説明する。第14図はＭ×Ｎ個
のエレメントから構成される２次元アレイ探触子９を用
いたときの実施例である。この例では、Ｌ個のエレメン
トを１組として探傷する。すなわち、｛911〜91L｝，
｛912〜91（Ｌ＋１）｝…………，及び｛91（Ｎ−（Ｌ
＋１）〜91N｝という組合わせで順次探傷を行い、次の
行の探傷に移り、｛921〜92L｝，｛922〜92（Ｌ＋
１）｝，……，及び｛92（Ｎ−（Ｌ＋１）〜92N｝とい
う組合わせて順次探傷を行う。以下同様にして｛9M1〜9
ML｝，｛9M2〜9M（Ｌ＋１）｝，……，及び｛9M（Ｎ−
Ｌ＋１）〜9MN｝まで繰り返す。
が、次に２次元アレイ探触子を用いたときの実施例につ
いて第14図と第15図により説明する。第14図はＭ×Ｎ個
のエレメントから構成される２次元アレイ探触子９を用
いたときの実施例である。この例では、Ｌ個のエレメン
トを１組として探傷する。すなわち、｛911〜91L｝，
｛912〜91（Ｌ＋１）｝…………，及び｛91（Ｎ−（Ｌ
＋１）〜91N｝という組合わせで順次探傷を行い、次の
行の探傷に移り、｛921〜92L｝，｛922〜92（Ｌ＋
１）｝，……，及び｛92（Ｎ−（Ｌ＋１）〜92N｝とい
う組合わせて順次探傷を行う。以下同様にして｛9M1〜9
ML｝，｛9M2〜9M（Ｌ＋１）｝，……，及び｛9M（Ｎ−
Ｌ＋１）〜9MN｝まで繰り返す。
第15図は２次元アレイ探触子９を用いて超音波を集束さ
せる実施例である。２次元アレイ探触子９を第15図で示
したようなフレネルパターンで発信すると、各エレメン
トから発信された超音波が被検体のＰ点で全て重なり合
い集束した超音波ビームを実現できる。
せる実施例である。２次元アレイ探触子９を第15図で示
したようなフレネルパターンで発信すると、各エレメン
トから発信された超音波が被検体のＰ点で全て重なり合
い集束した超音波ビームを実現できる。
本発明によれば、アレイ探触子の同時励振により生じる
干渉波のサイドローブを積極的に利用し、エレメント間
隔を実効的に変え、サイドローブの偏向角を変化させて
超音波ビームを走査し、被検体を探傷できるので、遅延
回路とその制御用の複雑な演算回路が不良になる。した
がって、電子走査型超音波探傷装置の小型化が可能とな
り、装置のコストも低減できる。
干渉波のサイドローブを積極的に利用し、エレメント間
隔を実効的に変え、サイドローブの偏向角を変化させて
超音波ビームを走査し、被検体を探傷できるので、遅延
回路とその制御用の複雑な演算回路が不良になる。した
がって、電子走査型超音波探傷装置の小型化が可能とな
り、装置のコストも低減できる。
第１図は本発明による超音波送受信装置の一実施例の構
成を示すブロツク図、第２図は本発明で利用するローブ
の発生原理を示す図、第３図は超音波ビームの音圧分布
を示す図、第４図は従来の超音波発信方法を示す図、第
５図は本発明の超音波発信方法を示す図、第６図はパル
ス波およびサイン波で発信したときの発信超音波の音圧
分布を示す図、第７図はアレイエレメント数による感度
差の補正方法を示す図、第８図はそのタイムチヤート、
第９図は本発明による超音波送受信方法を示す図、第10
図は発信エレメント間隔を不均等にした実施例を示す
図、第11図はその音圧分布を示す図、第12図はフレネル
の半波長帯のエレメントを選択して超音波を発信させる
実施例を示す図、第13図はその音圧分布を示す図、第14
図は２次元アレイ探触子を用いる実施例を示す図、第15
図は２次元アレイ探触子を用いて超音波を集束させる実
施例を示す図、第16図は従来の電子走査型超音波送受信
装置の一例を示す図である。 １……同期回路、２……連続波発信器、３……スイツチ
制御回路、４……加算回路、５……増幅回路、６……表
示回路、７……CRT、８……アイソレータ、９……アレ
イ探触子、10……被検体、11……表面、12……底面、13
……欠陥、14……メインローブ、15……サイドローブ、
16……送受信切替えスイツチ、21……トリガー信号発生
器、22……サイン波発振器、23……波高値制御回路、24
……アナログスイツチ、35……パワーアンプ、31……ス
イツチ切替え回路、32……感度補正回路、71……表面
像、72……底面像、73……欠陥像、101……超音波ビー
ム制御回路、102……遅延回路、103……超音波送信回
路、104……超音波受信回路、105……表示回路、106…
…アレイ探触子、107……CRT、108……被検体、109……
欠陥、110……表面、111……底面、112……表面像、113
……底面像、114……欠陥像。
成を示すブロツク図、第２図は本発明で利用するローブ
の発生原理を示す図、第３図は超音波ビームの音圧分布
を示す図、第４図は従来の超音波発信方法を示す図、第
５図は本発明の超音波発信方法を示す図、第６図はパル
ス波およびサイン波で発信したときの発信超音波の音圧
分布を示す図、第７図はアレイエレメント数による感度
差の補正方法を示す図、第８図はそのタイムチヤート、
第９図は本発明による超音波送受信方法を示す図、第10
図は発信エレメント間隔を不均等にした実施例を示す
図、第11図はその音圧分布を示す図、第12図はフレネル
の半波長帯のエレメントを選択して超音波を発信させる
実施例を示す図、第13図はその音圧分布を示す図、第14
図は２次元アレイ探触子を用いる実施例を示す図、第15
図は２次元アレイ探触子を用いて超音波を集束させる実
施例を示す図、第16図は従来の電子走査型超音波送受信
装置の一例を示す図である。 １……同期回路、２……連続波発信器、３……スイツチ
制御回路、４……加算回路、５……増幅回路、６……表
示回路、７……CRT、８……アイソレータ、９……アレ
イ探触子、10……被検体、11……表面、12……底面、13
……欠陥、14……メインローブ、15……サイドローブ、
16……送受信切替えスイツチ、21……トリガー信号発生
器、22……サイン波発振器、23……波高値制御回路、24
……アナログスイツチ、35……パワーアンプ、31……ス
イツチ切替え回路、32……感度補正回路、71……表面
像、72……底面像、73……欠陥像、101……超音波ビー
ム制御回路、102……遅延回路、103……超音波送信回
路、104……超音波受信回路、105……表示回路、106…
…アレイ探触子、107……CRT、108……被検体、109……
欠陥、110……表面、111……底面、112……表面像、113
……底面像、114……欠陥像。
Claims (8)
- 【請求項１】複数の超音波電気変換素子を配列したアレ
イ探触子から設定すべきビーム方向に応じた間隔でいく
つかの変換素子を選択し、 選択した変換素子から超音波を同時に送信し、 隣合って選択した変換素子から送信された球面波のうち
で一波長ずつずれた波面同士の干渉により所定方向に超
音波ビームを伝播させ、 その反射波を受信する ことを特徴とする超音波送受信方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 選択した変換素子から送信される超音波が、サイン波で
あることを特徴とする超音波送受信方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、 変換素子を等間隔に選択することを特徴とする超音波送
受信方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、 変換素子を非等間隔に選択することを特徴とする超音波
送受信方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第４項において、 フレネルの半波長帯の変換素子を選択し、アレイ探触子
の真下にビームを集束させることを特徴とする超音波送
受信方法。 - 【請求項６】被検体に接触する複数の超音波電気変換素
子からなるアレイ探触子と、 これら探触子に印加すべき連続波を出力する連続波発信
器と、 探触子と連続波発信器との間に配置され送信と受信とを
切替る送受信切替えスイッチと、 送受信切替えスイッチとアレイ探触子との間に配置さ
れ、設定すべきビーム方向に応じた間隔でアレイ探触子
からいくつかの変換素子を選択し、選択した変換素子か
ら同時に超音波を被検体に送信させ、隣合って選択した
変換素子から送信された球面波のうちで一波長ずつずれ
た波面同士の干渉により所定方向に超音波ビームを伝播
させる送受信パターン切替えスイッチと、 送受信切替えスイッチと送受信パターン切替えスイッチ
との間から受信信号を取込み加算する加算回路と、 加算された信号を検波増幅する増幅回路と、 その結果を表示する表示部と、 上記各部の作動を制御するスイッチ制御回路と からなる超音波送受信装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第６項において、 連続波発信器が波高値制御回路を含み、 スイッチ制御回路が感度補正回路を含み、 選択した変換素子パターンに応じて連続波の出力を変
え、 パターン変更による感度差を補正する ことを特徴とする超音波送受信装置。 - 【請求項８】特許請求の範囲第６項または第７項におい
て、 アレイ探触子が２次元に配列された変換素子からなる ことを特徴とする超音波送受信装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172032A JPH0684960B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 超音波送受信方法及び装置 |
| US06/891,644 US4736630A (en) | 1985-08-05 | 1986-08-01 | Apparatus and method for sending out and receiving ultrasonic wave signals |
| EP86110747A EP0211427A3 (en) | 1985-08-05 | 1986-08-04 | Apparatus and method for sending out and receiving ultrasonic signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172032A JPH0684960B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 超音波送受信方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232356A JPS6232356A (ja) | 1987-02-12 |
| JPH0684960B2 true JPH0684960B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15934264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60172032A Expired - Fee Related JPH0684960B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 超音波送受信方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684960B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4589542B2 (ja) * | 2001-02-05 | 2010-12-01 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
| CN110823106B (zh) * | 2019-10-16 | 2021-09-10 | 江苏大学 | 一种基于激光连续波调制原理的平板玻璃质量检测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56111462A (en) * | 1980-02-08 | 1981-09-03 | Toshiba Corp | Ultrasonic-wave flaw detector |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60172032A patent/JPH0684960B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232356A (ja) | 1987-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |