JPH09292371A - 超音波の反射源の映像処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】縦波斜角探触子を用いて測定した探傷データを
映像化する技術において、ゴースト像を消去して真の欠
陥像だけを表示する超音波映像処理方法及び装置を提供
することである。 【解決手段】検査装置は、縦波超音波１０と横波超音波
を鋼板に送信する縦波斜角探触子と、ｘ方向に縦波斜角
探触子を走査するモータ，ｙ方向に縦波斜角探触子１を
走査するモータ，エンコーダからなる走査機構と、エン
コーダから送信されるパルスを計数するカウンタと、制
御装置と、トリガ発生器と、発振器と、受信器と、ゲー
ト回路と、Ａ／Ｄ変換器と、メモリと、記憶媒体と、デ
ータ記憶部４６，画像データ演算装置４４と、画像表示
装置３６とを備えて構成し、縦波斜角探触子を用いて測
定した探傷データを映像化する技術において、ゴースト
像を消去して真の欠陥像だけを表示することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を検査対象に
入射して、超音波の送信位置と検査対象内から超音波探
触子に戻ってくる超音波エコーの入射してからの経過時
間から反射源の位置を算出し、反射源を映像化する超音
波映像処理方法と装置に係り、横波が通過しない材質、
例えば溶接部を含んだ検査対象の縦波超音波を用いた探
傷データを映像化する技術において、溶接部以外に存在
する反射源のゴースト像を消去するのに好適な超音波映
像処理方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼材の溶接部では、横波超音波の減衰が
激しく、縦波超音波しか伝播しない。したがって、溶接
部近傍及び内部に存在する欠陥を検出するには縦波斜角
探傷法が従来用いられている。

【０００３】この縦波斜角探傷法で測定した探傷データ
の映像処理方法を、図２，図３，図４により説明する。

【０００４】コンピュータ１００で走査装置６０と超音
波探傷器１０６を制御し、縦波斜角探触子１を走査装置
６０で鋼板３に走査しながら、超音波探傷器１０６から
縦波斜角探触子１にパルス波５０を送信する。

【０００５】縦波斜角探触子１にパルス波５０を送信す
ると横波超音波９と縦波超音波１０が鋼板３内に入射角
θ_S，θ_Lで入射する。横波超音波９あるいは縦波超音波
１０の経路に欠陥６が存在すると、横波超音波９あるい
は縦波超音波１０が欠陥６で反射され、反射波の一部が
縦波斜角探触子１で反射エコー５２として受信される。

【０００６】この反射エコー５２が受信されるときの縦
波斜角探触子の位置(ｘ，ｙ)とパルス波５０を送信して
から反射エコー５２を受信するまでの伝播時間Ｔを記憶
装置１０４に図４のように記憶する。

【０００７】欠陥６が母材内に存在すると、まず縦波斜
角探触子１の位置が(ｘ₀，ｙ₀)のとき縦波超音波１０の
反射エコーが伝播時間Ｔ_L で受信され、次に縦波斜角探
触子１の位置が(ｘ₁，ｙ₀)のとき横波超音波９の反射エ
コーがＴ_S で受信される。

【０００８】つまり、縦波斜角探触子を用いると、１つ
の欠陥に対し２回反射エコーが得られる。両方の反射エ
コーとも縦波超音波の反射エコーとして映像化すると、
（式１）で表される位置に真の欠陥像１４がディスプレ
イ１０２に表示され、

【０００９】

【数１】

【００１０】（式２）で表される位置にゴースト像１４
ｇがディスプレイ１０２に表示される。

【００１１】

【数２】

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図２のように縦波斜角
探触子１を用いて測定した探触子の位置(ｘ，ｙ)と伝播
時間Ｔから、縦波音速Ｖ_Lと縦波入射角θ_Lを用いて、反
射エコーを映像化すると、（式１）で表される位置に真
の欠陥像１４がディスプレイ１０２に表示され、（式
２）で表される位置にゴースト像１４ｇがディスプレイ
１０２に表示される。

【００１３】このために、映像化された画像から真の欠
陥像を認識する際に誤りやすい。

【００１４】本発明の目的はゴースト像を消去し、真の
欠陥像１４だけを表示させる超音波映像処理方法と装置
とを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の方法としての第１手段は、検査対象内に検査対象表面
に対して斜めに縦波超音波を送信し、送信位置に戻って
きた超音波エコーを受信し、送信位置を走査して、送
信，受信を繰り返し、送信位置の位置データと、超音波
の送信から受信までの経過時間から、検査対象の縦波及
び横波の音速と入射角を利用して、検査対象内の反射源
の位置を算出し、縦波の音速と入射角を利用して算出し
た反射源と、横波の音速と入射角を利用して算出した反
射源を比較して、同じ位置または接近した位置にある反
射源だけを映像化する超音波の反射源の映像処理方法で
あり、この方法によれば、ゴースト像を消去し、真の反
射源像だけを表示させる作用効果が得られる。

【００１６】同じく第２手段は、第１手段において、検
査対象に横波が通過しない減衰領域が存在する場合、第
１手段で映像化した反射源に横波が反射するときの超音
波の送信位置と、送信された横波超音波が前記反射源で
反射して送信位置に戻ってくるまでの経過時間から、縦
波の音速と入射角を利用しゴースト像の位置を算出し
て、前記ゴースト像の近傍に存在せず、かつ縦波の音速
と入射角を利用して算出した反射源で前記減衰領域また
は前記減衰領域の横波の影に存在するものを映像化する
ことを特徴とする超音波の反射源の映像処理方法であ
り、この方法によれば、第１手段の作用効果に加えて、
横波超音波が通過しない減衰領域の反射源も映像化する
ことが出来るという作用効果が得られる。

【００１７】同じく第３手段は、第１手段または第２手
段において、検査対象の形状が事前に判明しており、縦
波あるいは横波の音速と入射角を利用して算出した反射
源の位置が検査対象の外側にある場合、縦波あるいは横
波が検査対象の境界で反射したとして反射源の位置を算
出することを特徴とする超音波の反射源の映像処理方法
であり、この方法によれば、第１手段または第２手段の
作用効果に加えて、超音波が検査対象の境界で反射して
反射源から戻ってきた超音波エコーについても、反射源
を映像化することが出来るという作用効果が得られる。

【００１８】同じく第４手段は、第１手段から第３手段
までのいずれかの一手段において、検査対象の輪郭また
は輪郭の一部を映像化する処理を含むことを特徴とする
超音波の反射源の映像処理方法であり、この方法によれ
ば、第１手段から第３手段までのいずれかの一手段によ
る作用効果に加えて、反射源の検査対象に対する位置を
視覚的に認識することが出来る作用効果が得られる。

【００１９】同じく第５手段は、第１手段から第４手段
までのいずれかの一手段において、検査対象の縦波及び
横波の音速を測定する過程を含むことを特徴とする超音
波の反射源の映像処理方法であり、この方法によれば、
第１手段から第４手段までのいずれかの一手段による作
用効果に加えて、音速が不明な検査対象についても、反
射源を映像化することが出来るという作用効果が得られ
る。

【００２０】同じく第６手段は、第１手段から第５手段
までのいずれかの一手段において、送信位置から超音波
を送信してから、ある特定の期間内に送信位置に戻って
くる超音波エコーの経過時間だけを測定することを特徴
とする超音波の反射源の映像処理方法であり、この方法
によれば、第１手段から第５手段までのいずれかの一手
段による作用効果に加えて、ある特定の期間内に送信位
置に戻ってくる超音波エコーの経過時間だけを測定する
ので、所望の特定の反射像だけを映像化することが出来
るという作用効果が得られる。

【００２１】同じく第７手段は、第１手段から第６手段
までのいずれかの一手段において、送信位置から超音波
を送信して、ある特定のパワーを持って送信位置に戻っ
てくる超音波エコーの経過時間だけを測定することを特
徴とする超音波の反射源の映像処理方法であり、この方
法によれば、第１手段から第６手段までのいずれかの一
手段による作用効果に加えて、ある特定のパワーを持っ
て送信位置に戻ってくる超音波エコーの経過時間だけを
測定して所望する特定の反射像だけを映像化することが
出来るという作用効果が得られる。

【００２２】上記目的を達成するための装置としての第
８手段は、検査対象内に検査対象表面に対して斜めに縦
波超音波を送信する手段と、送信位置に戻ってきた超音
波エコーを受信する手段と、送信位置を走査する手段
と、送信位置と超音波の送信から受信までの経過時間を
測定する手段と、送信位置と経過時間から、検査対象の
縦波及び横波の音速と入射角を利用し、検査対象内の反
射源の位置を算出する手段と、縦波及び横波の音速と入
射角を利用して算出した反射源を比較して、同じ位置ま
たは接近した位置にある反射源だけを映像化する手段
と、を備えた超音波の反射源の映像処理装置であり、こ
の装置によれば、第１手段による方法が利用出来て、ゴ
ースト像を消去する作用が得られ、真の反射源像だけを
表示させる装置を提供できるという効果が得られる。

【００２３】同じく第９手段は、第８手段において、検
査対象に横波が通過しない減衰領域が存在する場合、第
８手段の装置で映像化した反射源に横波が反射するとき
の超音波の送信位置と、送信された横波超音波が前記反
射源で反射して送信位置に戻ってくるまでの経過時間か
ら、縦波の音速と入射角を利用しゴースト像の位置を算
出する手段と、前記ゴースト像の近傍に存在せず、かつ
縦波の音速と入射角を利用して算出した反射源で前記減
衰領域または前記減衰領域の横波の影に存在するものを
映像化する手段とを備えたことを特徴とする超音波の反
射源の映像処理装置であり、この装置によれば、第８手
段による作用と効果に加えて、横波超音波が通過しない
減衰領域の反射源も映像化することが出来るから、反射
源の認識確立が向上する装置を提供できるという効果が
得られる。

【００２４】同じく第１０手段は、第８手段または第９
手段において、検査対象の形状が事前に判明しており、
縦波あるいは横波の音速と入射角を利用して算出した反
射源の位置が検査対象の外側にある場合、縦波あるいは
横波が検査対象の境界で反射したとして反射源の位置を
算出する手段を備えたことを特徴とする超音波の反射源
の映像処理装置であり、この装置によれば、第８手段ま
たは第９手段による作用効果に加えて、超音波が検査対
象の境界で反射して反射源から戻ってきた超音波エコー
についても反射源の位置を検査対象内に置き換えて映像
化することが出来る作用が得られるから、反射源を反射
経路にて探索しても反射源の位置を検査対象内の位置に
正確に映像化できるという効果が得られる。

【００２５】同じく第１１手段は、第８手段から第１０
手段までのいずれかの一手段において、検査対象の縦波
及び横波の音速を測定する手段を含むことを特徴とする
超音波の反射源の映像処理装置であり、この装置によれ
ば、第８手段から第１０手段までのいずれかの一手段に
よる作用効果に加えて、音速が不明な検査対象について
もその検査対象内の超音波の反射源を映像化できる作用
が得られるから、予め検査対象の超音波に関する音速デ
ータを用意しなくとも或いは未知の材料によって作られ
た検査対象を対象として、超音波の反射源の映像化が行
えるという効果が得られる。

【００２６】同じく第１２手段は、第８手段から第１１
手段までのいずれかの一手段において、送信位置から超
音波を入射してから、ある特定の期間内に送信位置に戻
ってくる超音波エコーの経過時間を測定する手段を備え
たことを特徴とする超音波の反射源の映像処理装置であ
り、この装置によれば、第８手段から第１１手段までの
いずれかの一手段による作用効果に加えて、ある特定の
期間内に送信位置に戻ってくる超音波エコーの経過時間
を測定して特定の反射源だけを映像化する作用が得られ
るから、所望する特定の範囲内の反射源のみを映像化出
来る効果が得られる。

【００２７】同じく第１３手段は、第８手段から第１２
手段までのいずれかの一手段において、送信位置から超
音波を入射して、ある特定のパワーを持って送信位置に
戻ってくる超音波エコーの経過時間を測定する手段を備
えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処理装置で
あり、この装置によれば、第８手段から第１２手段まで
のいずれかの一手段による作用効果に加えて、ある特定
のパワーを持って送信位置に戻ってくる超音波エコーの
経過時間を測定してその特定の反射源だけを映像化する
作用により、所望の反射パワーを有する特定の反射源だ
けを映像化出来るという効果が得られる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。

【００２９】＜第１実施例＞図１に本発明の第１実施例
を示す。

【００３０】図１は、本発明の第１実施例の装置のブロ
ック図及び検査対象ある。

【００３１】検査対象は鋼板３で、内部に欠陥６が存在
する。この鋼板３の厚さはｄ，縦波音速はＶ_L、横波音
速はＶ_Sである。

【００３２】検査装置は、縦波超音波１０（入射角
θ_L）と横波超音波９(入射角θ_S)を鋼板３に送信する縦
波斜角探触子１と、ｘ方向に縦波斜角探触子１を走査す
るモータ６２ａ，ｙ方向に縦波斜角探触子１を走査する
モータ６２ｂ，エンコーダ６４ａ，６４ｂからなる走査
装置６０と、エンコーダ６４ａ，６４ｂから送信される
パルスを計数するカウンタ３５ａ，３５ｂと、制御装置
３４と、トリガ発生器３３と、発振器３０と、受信器３
１と、ゲート回路３２と、Ａ／Ｄ変換器４０と、メモリ
４２と、記憶媒体３８と、鋼板３の形状，鋼板３の縦波
音速と横波音速，縦波斜角探触子１の入射角と初期位
置，エンコーダの分解能等が記憶されているデータ記憶
部４６と、画像データ演算装置４４と、画像表示装置３
６とで構成されている。

【００３３】次に、検査手順を図１，図５，図６，図７
を用いて説明する。

【００３４】図５は、制御装置３４の制御アルゴリズム
である。

【００３５】図６には、受信器３１が受信する信号ｆ
(ｔ)と、ゲート回路３２が発生するゲート信号Ｇ(ｔ)
と、Ａ／Ｄ変換器４０がＡ／Ｄ変換する信号ｇ(ｔ)を示
す。

【００３６】波形５０は発振器３０が発生するパルス電
圧で、波形５４は縦波斜角探触子１のシュー内エコー
で、波形５２は縦波超音波１０または横波超音波９が欠
陥６で反射して縦波斜角探触子１に戻ってきた反射エコ
ーである。

【００３７】図７は記憶媒体内のデータ形式である。

【００３８】まず、制御装置３４がカウンタ３５ａ，３
５ｂのカウント値Ｎ_x，Ｎ_yをゼロにリセットする。

【００３９】制御装置３４が走査装置６０に指令を出
し、ｘ方向走査用モータ６２ａを駆動し、縦波斜角探触
子１をｘ方向に走査する。

【００４０】縦波斜角探触子１をｘ方向に走査すると、
エンコーダ６４ａからパルスが発生する。

【００４１】カウンタ３５ａがそのパルスを計数して、
パルス数をカウント値に書き込んでいく。

【００４２】制御装置３４はカウンタ３５ａのカウント
値を常に監視しており、カウント値Ｎ_xがＮ，２Ｎ，３
Ｎ・・・(Ｎは任意の整数）になると制御装置３４がト
リガ発生器３３に指令を出し、トリガ発生器３３は発振
器３０とゲート回路３２に外部トリガを入力する。

【００４３】つまり、縦波斜角探触子１がある間隔で走
査されるごとに、トリガ発生器３３は外部トリガを出力
する。

【００４４】カウンタ３５ａのカウント値Ｎ_x がＮにな
ると、発振器３０，ゲート回路３２に外部トリガが入力
され、発振器３０は、図６に示すような、パルス電圧５
０を発生し、ゲート回路３２は図６に示すようなゲート
信号Ｇ(ｔ)とｇ(ｔ)をＡ／Ｄ変換器４０に入力する。

【００４５】ここで、ｇ(ｔ)とは受信信号ｆ(ｔ)でゲー
ト信号Ｇ(ｔ)の時間内にあり、受信信号ｆ(ｔ)からゲー
ト信号Ｇ(ｔ)を差し引いた信号である。

【００４６】Ａ／Ｄ変換器４０は、ゲート信号Ｇ(ｔ)の
立上がりで信号ｇ(ｔ)のＡ／Ｄ変換を開始する。

【００４７】Ａ／Ｄ変換器４０は、Ａ／Ｄ変換した信号
ｇ(ｔ)の最大値までの伝播時間Ｔをメモリ４２に記録す
る。

【００４８】ただし、信号ｇ(ｔ)に波形が現われない場
合、メモリ４２にゼロを記録する。このＴは、超音波が
鋼板３に入射して、縦波斜角探触子１に戻ってくるまで
の時間である。

【００４９】このような機能を持つＡ／Ｄ変換器とし
て、例えばソニックス社のSTR8100Dを用いる。

【００５０】制御装置３４はトリガ発生器３３に指令を
出したときのカウンタ３５ａ，35ｂのカウント値Ｎ_x，
Ｎ_yと、メモリ４２に記憶された時間Ｔを記憶媒体３８
に図７に示す形式で記憶する。

【００５１】ただし、Ｔがゼロの場合は記憶媒体３８に
は何も記憶しない。

【００５２】次に、カウンタ３５ａのカウント値Ｎ_x が
２Ｎになると制御装置３４は、同じようにトリガ発生器
３３に指令を出し、発振器３０とゲート回路３２に同時
に外部トリガを入力して、同じ信号処理を繰り返す。

【００５３】このように、縦波斜角探触子１をｘ方向に
走査して、ある走査間隔ごとにＴを測定することが出来
る。

【００５４】ｘ方向の走査が終了すると、走査装置６０
に指令を出し、ｙ方向走査用モータ６２ｂを駆動し、縦
波斜角探触子１をｙ方向にピッチする。

【００５５】ｙ方向にピッチする距離は、カウンタ３５
ｂのカウント値を監視して決定される。

【００５６】そしてまた、縦波斜角探触子１をｘ方向に
走査する。

【００５７】こうして、制御装置３４はデータ記憶部４
６の鋼板３の形状データを用いて縦波斜角探触子１のｘ
方向走査，ｙ方向ピッチを繰り返すことにより、鋼板３
の全面についてＴを測定することが出来る。

【００５８】次に、欠陥６の映像化手順を図８，図９，
図１０，図１１，図１２を用いて説明する。

【００５９】図８は画像データ演算装置４４のデータ処
理アルゴリズムである。

【００６０】上記検査手法で鋼板３を検査した結果、記
憶媒体３８に図９のような探傷データ１〜６が記憶され
たとする。

【００６１】画像データ演算装置４４は鋼板３の領域を
図１０のように微小領域Ｍ(１)〜Ｍ(Ｉ)(Ｉ：領域ナン
バー)に区切る。

【００６２】次に、画像データ演算装置４４は、記憶媒
体３８に記録されているカウント値Ｎ_x，Ｎ_yと、データ
記憶部４６に記憶されている縦波斜角探触子１の初期位
置(ｘ_s，ｙ_s)とエンコーダ６４ａ，６４ｂの分解能
ｄ_x，ｄ_yから縦波斜角探触子１の鋼板３に対する超音波
入射位置(ｘ，ｙ)を（式３）で算出する。

【００６３】

【数３】 ｘ＝ｘ_s＋ｄ_x・Ｎ_x ｙ＝ｙ_s＋ｄ_y・Ｎ_y …（式３） ｘ，ｙ ：超音波の入射位置 ｘ_s，ｙ_s：入射位置の初期位置 ｄ_x，ｄ_y：エンコーダの分解能 Ｎ_x，Ｎ_y：カウント値 そして、画像データ演算装置４４は、縦波斜角探触子１
の超音波入射位置(ｘ,ｙ)と、伝播時間Ｔと、データ記
憶部４６に記憶されている鋼板３の縦波音速Ｖ_Lと縦波
斜角探触子１の入射角θ_L から、（式４）を用いて、探
傷データ１〜６に対して図１０のように反射源の位置Ｐ
１〜Ｐ６を算出する。

【００６４】

【数４】

【００６５】（式４）で算出した反射源の位置Ｐ１〜Ｐ
６を含む微小領域Ｍ(ｉ)，Ｍ(ｊ)，Ｍ(ｋ)，Ｍ(ｌ)，Ｍ
(ｍ)，Ｍ(ｎ)を反射源とする。

【００６６】隣接した微小領域Ｍ(ｉ)，Ｍ(ｊ)，Ｍ(ｋ)
と、微小領域Ｍ(ｌ),Ｍ(ｍ),Ｍ(ｎ)は同一の反射源１
４，１４ｇと見なす。

【００６７】反射源１４は縦波反射エコーを縦波音速Ｖ
_L，縦波入射角θ_Lを用いて算出したものであり、反射源
１４ｇは横波反射エコーを縦波音速Ｖ_L，縦波入射角θ_L
を用いて算出したものである。

【００６８】同様にして、画像データ演算装置４４は、
その縦波斜角探触子１の超音波入射位置(ｘ，ｙ)と、伝
播時間Ｔと、データ記憶部４６に記憶されている鋼板３
の縦波音速Ｖ_Sと縦波斜角探触子１の入射角θ_Sから、
（式５）を用いて、探傷データ１〜６に対して図１２の
ように反射源の位置Ｐ７〜Ｐ１２を算出し、

【００６９】

【数５】

【００７０】位置Ｐ７〜Ｐ１２を含む微小領域Ｍ(ｏ)，
Ｍ(ｐ)，Ｍ(ｑ)，Ｍ(ｉ)，Ｍ(ｊ)，Ｍ(ｋ)を反射源とす
る。隣接した微小領域Ｍ(ｏ)，Ｍ(ｐ)，Ｍ(ｑ)と微小領
域Ｍ(ｉ)，Ｍ(ｊ)，Ｍ(ｋ)は同一の反射源１６ｇ，１６
と見なす。反射源１６ｇは縦波反射エコーを横波音速Ｖ
_S，横波入射角θ_Sを用いて算出したものであり、反射源
１６は横波反射エコーを横波音速Ｖ_S，横波入射角θ_Sを
用いて算出したものである。

【００７１】画像データ演算装置４４は、図１０の反射
源１４，１４ｇと図１１の反射源１６，１６ｇの領域ナ
ンバーを比較し、領域ナンバーがある個数以上等しい反
射源１４と１６の領域を選出する。

【００７２】そして反射源１４の領域、反射源１６の領
域のいずれか、あるいは両方と、鋼板３の輪郭を図１３
のように画像表示装置３６に表示する。

【００７３】このように探傷データを処理することで、
真の欠陥像１８を画像表示装置に表示することが出来
る。

【００７４】＜第２実施例＞図１３に本発明の第２実施
例を示す。

【００７５】図１３は、本発明の第２実施例の装置のブ
ロック図及び検査対象である。

【００７６】検査対象は溶接部４が存在する鋼板３で、
母材には欠陥６ａが、溶接部には欠陥６ｂが存在する。

【００７７】鋼板３の厚さはｄ，縦波音速はＶ_L，横波
音速はＶ_Sである。

【００７８】縦波超音波は溶接部を通過できるが、横波
超音波は溶接境界で反射する。

【００７９】したがって、欠陥６ｂの縦波反射エコーは
縦波斜角探触子１で検出できるが、横波反射エコーは検
出できない。

【００８０】第２実施例の検査装置と検査手順は第１実
施例のそれらと同じであり、記憶媒体３８には図８のよ
うなデータが記憶されている。

【００８１】次に、欠陥６の映像化手順を図１４，図１
５，図１６，図１７，図１８，図１９，図２０を用いて
説明する。

【００８２】図１４は画像データ演算装置４４のデータ
処理アルゴリズムである。

【００８３】画像データ演算装置４４は鋼板３の領域を
微小領域Ｍ(１)〜Ｍ(Ｉ)（Ｉ：領域ナンバー)に区切
る。

【００８４】次に、画像データ演算装置４４は、縦波斜
角探触子１の鋼板３に対する超音波入射位置(ｘ,ｙ)を
（式３）で算出する。

【００８５】そして、画像データ演算装置４４は、縦波
斜角探触子１の超音波入射位置(ｘ,ｙ)と、伝播時間Ｔ
と、データ記憶部４６に記憶されている鋼板３の縦波音
速Ｖ_Lと縦波斜角探触子１の入射角θ_L から、（式４）
を用いて反射源の位置を算出する。

【００８６】（式４）で算出した反射源の位置を含む微
小領域から構成される領域を図１５のように反射源１
４，１４ｇ，１５と見なす。

【００８７】反射源１４は欠陥６ａの縦波反射エコーを
縦波音速Ｖ_L，縦波入射角θ_Lを用いて算出したものであ
り、反射源１４ｇは欠陥６ａの横波反射エコーを縦波音
速Ｖ_L，縦波入射角θ_Lを用いて算出したもので、反射源
１５は欠陥６ｂの縦波反射エコーを縦波音速Ｖ_L，縦波
入射角θ_Lを用いて算出したものである。

【００８８】同様にして、画像データ演算装置４４は、
その縦波斜角探触子１の超音波入射位置(ｘ，ｙ)と、伝
播時間Ｔと、データ記憶部４６に記憶されている鋼板３
の縦波音速Ｖ_Sと縦波斜角探触子１の入射角θ_Sから、
（式５）を用いて反射源の位置を算出する。

【００８９】（式５）で算出した反射源の位置を含む微
小領域から構成される領域を図１６のように反射源１
６，１６ｇ，１７ｇと見なす。

【００９０】反射源１６は欠陥６ａの横波反射エコーを
横波音速Ｖ_S，横波入射角θ_Sを用いて算出したものであ
り、反射源１６ｇは欠陥６ａの縦波反射エコーを横波音
速Ｖ_S，横波入射角θ_Sを用いて算出したもので、反射源
１７ｇは欠陥６ｂの縦波反射エコーを横波音速Ｖ_S，横
波入射角θ_Sを用いて算出したものである。

【００９１】画像データ演算装置４４は、図１５の反射
源１４，１４ｇ，１５と図１６の反射源１６，１６ｇ，
１７ｇの領域ナンバーを比較し、領域ナンバーがある個
数以上等しい反射源１４と１６を選出し、反射源１４の
領域と反射源１６の領域のいずれか、または両方を図１
７のように反射像１８として選出する。

【００９２】画像データ演算装置４４は、反射源１８の
すべての微小領域について、微小領域の重心位置で横波
が反射するときの縦波斜角探触子１の位置と伝播時間を
算出し、この縦波斜角探触子１の位置，伝播時間と、デ
ータ記憶部４６に記憶されている鋼板３の縦波音速Ｖ_L
と縦波入射角θ_Lから、（式４）を用いて反射源の位置
を算出し、算出した反射源の位置を含む微小領域から構
成される領域を図１９のように反射源１８ｇと見なす。

【００９３】画像データ演算装置４４は、図１５の溶接
部内の反射源１４ｇ，１５と図１８の反射源１８ｇの領
域ナンバーを比較し、領域ナンバーがある個数以上異な
っている反射源１５を図１９のように選出する。

【００９４】そして反射源１８の領域と反射源１５の領
域の両方と、鋼板３および溶接部の輪郭を図２０のよう
に画像表示装置３６に表示する。

【００９５】このように探傷データを処理することで、
真の欠陥像１５，１８を画像表示装置に表示することが
出来る。

【００９６】＜第３実施例＞図２１に本発明の第３実施
例を示す。

【００９７】図２１は、本発明の第３実施例の装置のブ
ロック図及び検査対象である。

【００９８】第３実施例の検査装置と検査手順は第１実
施例のそれらと同じであり、記憶媒体３８には図８のよ
うなデータが記憶されている。

【００９９】ただし、第３実施例では欠陥６から直接反
射したエコーと鋼板３の底面で１スキップして欠陥６か
ら反射したエコーの伝播時間Ｔがデータとして記憶媒体
３８に記憶されている。

【０１００】次に、欠陥６の映像化手順を図２２，図２
３，図２４，図２５を用いて説明する。

【０１０１】図２２は画像データ演算装置４４のデータ
処理アルゴリズムである。

【０１０２】画像データ演算装置４４は鋼板３の領域を
微小領域Ｍ(１)〜Ｍ(Ｉ)（Ｉ：領域ナンバー)に区切
る。

【０１０３】次に、画像データ演算装置４４は、縦波斜
角探触子１の鋼板３に対する超音波入射位置(ｘ，ｙ)を
（式３）で算出する。

【０１０４】そして、画像データ演算装置４４は、縦波
斜角探触子１の超音波入射位置(ｘ,ｙ)と、伝播時間Ｔ
と、データ記憶部４６に記憶されている鋼板３の縦波音
速Ｖ_Lと縦波斜角探触子１の入射角θ_L から、（式４）
を用いて反射源の位置を算出する。

【０１０５】（式４）で算出した反射源の位置が鋼板３
の領域から外れている場合は、反射源の位置を鋼板３の
境界に対して対称な位置に移動する。

【０１０６】（式４）で算出した反射源の位置を含む微
小領域から構成される領域を図２３のように反射源１
４，１４ｇと見なす。

【０１０７】反射源１４は、欠陥６から直接反射した縦
波エコーと底面で１スキップして反射した縦波エコーを
縦波音速Ｖ_L，縦波入射角θ_Lを用いて算出したものであ
り、反射源１４ｇは、欠陥６から直接反射した横波エコ
ーと底面で１スキップして反射した横波エコーを縦波音
速Ｖ_L，縦波入射角θ_Lを用いて算出したものである。同
様にして、画像データ演算装置４４は、その縦波斜角探
触子１の超音波入射位置(ｘ，ｙ)と、伝播時間Ｔと、デ
ータ記憶部４６に記憶されている鋼板３の横波音速Ｖ_S
と横波斜角探触子１の入射角θ_Sから、（式５）を用い
て反射源の位置を算出する。

【０１０８】（式５）で算出した反射源の位置が鋼板３
の領域から外れている場合は、反射源の位置を鋼板３の
境界に対して対称な位置に移動する。

【０１０９】（式５）で算出した反射源の位置を含む微
小領域から構成される領域を図２４のように反射源１
６，１６ｇと見なす。

【０１１０】反射源１６は、欠陥６から直接反射した横
波エコーと底面で１スキップして反射した横波エコーを
横波音速Ｖ_S，横波入射角θ_Sを用いて算出したものであ
り、反射源１４ｇは、欠陥６から直接反射した縦波エコ
ーと底面で１スキップして反射した縦波エコーを横波音
速Ｖ_S，横波入射角θ_Sを用いて算出したものである。画
像データ演算装置４４は、図２３の反射源１４，１４ｇ
と図２４の反射源１６，１６ｇの領域ナンバーを比較
し、領域ナンバーがある個数以上等しい反射源１４と１
６を選出し、反射源１４の領域と反射源１６の領域のい
ずれか、または両方を反射源１８として選出する。

【０１１１】そして反射源１８の領域と鋼板３の輪郭を
図２５のように画像表示装置３６に表示する。

【０１１２】このように探傷データを処理することで、
底面で１スキップした反射エコーの探傷データも映像処
理でき、真の欠陥像１８を画像表示装置に表示すること
が出来る。

【０１１３】＜第４実施例＞図２６に本発明の第４実施
例を示す。

【０１１４】図２６は、本発明の第４実施例の装置のブ
ロック図及び検査対象である。

【０１１５】検査対象は鋼板３で、内部に欠陥６が存在
する。

【０１１６】この鋼板３の厚さはｄであり、縦波音速，
横波音速は不明である。

【０１１７】検査装置は、振動子８１の傾きがθ_iで、
シュー内の縦波音速がＶ_iである縦波斜角探触子１と、
縦波垂直探触子２ａと、横波垂直探触子２ｂと、スイッ
チ７０と、ｘ方向に縦波斜角探触子１を走査するモータ
６２ａ，ｙ方向に縦波斜角探触子１を走査するモータ６
２ｂ，エンコーダ６４ａ，６４ｂからなる走査装置６０
と、エンコーダ６４ａ，６４ｂから送信されるパルスを
計数するカウンタ３５ａ，３５ｂと、制御装置３４と、
トリガ発生器３３と、発振器３０と、受信器３１と、ゲ
ート回路３２と、Ａ／Ｄ変換器４０と、メモリ４２と、
記憶媒体３８と、鋼板３の形状，シュー内の縦波音速Ｖ
_i ，縦波斜角探触子１の振動子８１の傾きθ_i ，エンコ
ーダの分解能等が記憶されているデータ記憶部４６，画
像データ演算装置４４と、画像表示装置３６とで構成さ
れている。

【０１１８】次に、検査手順を図２６，図２７，図２８
を用いて説明する。

【０１１９】図２８は、制御装置３４の制御アルゴリズ
ムである。

【０１２０】図２９，図３０には、発振器３０を縦波垂
直探触子２ａ及び横波垂直探触子２ｂに接続して、発振
器３０からパルス電圧５０を送信したときに縦波垂直探
触子２ａ及び横波垂直探触子２ｂが受信する縦波多重エ
コー５３，横波多重エコー５５を示す。

【０１２１】先ず、縦波垂直探触子２ａ及び横波垂直探
触子２ｂを鋼板３にセットする。

【０１２２】スイッチ７で発振器３０と縦波垂直探触子
２ａとを接続する。

【０１２３】制御装置３４がトリガ発生器３３に指令を
出し、トリガ発生器３３は発振器３０とゲート回路３２
に外部トリガを入力する。

【０１２４】発振器３０に外部トリガが入力されると発
振器３０は図２９に示すようなパルス電圧５０を発生
し、ゲート回路３２は図２９に示すようなゲート信号Ｇ
(ｔ)とｇ(ｔ)をＡ／Ｄ変換器に入力する。

【０１２５】ここで、ｇ(ｔ)とは受信信号ｆ(ｔ)でゲー
ト信号Ｇ(ｔ)の時間内にあり、受信信号ｆ(ｔ)からゲー
ト信号Ｇ(ｔ)を差し引いた信号である。

【０１２６】Ａ／Ｄ変換器は、ゲート信号Ｇ(ｔ)の立上
がりで信号ｇ(ｔ)のＡ／Ｄ変換を開始する。

【０１２７】Ａ／Ｄ変換器は、Ａ／Ｄ変換した信号ｇ
(ｔ)をメモリ４２に記録する。

【０１２８】制御装置３４はメモリ４２内のデータから
縦波超音波の往復時間ｔ_L を決定する。

【０１２９】このｔ_Lから鋼板３の縦波音速Ｖ_Lは（式
６）で求まり、鋼板３での縦波超音波の入射角θ_Lは
（式７）で求まる。

【０１３０】

【数６】 Ｖ_L＝２ｄ／ｔ_L …（式６） ｔ_L：縦波超音波の往復時間

【０１３１】

【数７】

【０１３２】次に、スイッチ７で発振器３０と横波垂直
探触子２ｂとを接続する。

【０１３３】制御装置３４がトリガ発生器３３に指令を
出し、トリガ発生器３３は発振器３０とゲート回路３２
に外部トリガを入力する。

【０１３４】発振器３０に外部トリガが入力されると発
振器３０は図３０に示すようなパルス電圧５０を発生
し、ゲート回路３２は図３０に示すようなゲート信号Ｇ
(ｔ)とｇ(ｔ)をＡ／Ｄ変換器に入力する。

【０１３５】ここで、ｇ(ｔ)とは受信信号ｆ(ｔ)でゲー
ト信号Ｇ(ｔ)の時間内にあり、受信信号ｆ(ｔ)からゲー
ト信号Ｇ(ｔ)を差し引いた信号である。

【０１３６】Ａ／Ｄ変換器は、ゲート信号Ｇ(ｔ)の立上
がりで信号ｇ(ｔ)のＡ／Ｄ変換を開始する。

【０１３７】Ａ／Ｄ変換器は、Ａ／Ｄ変換した信号ｇ
(ｔ)をメモリ４２に記録する。

【０１３８】制御装置３４はメモリ４２内のデータから
横波超音波の往復時間ｔ_S を決定する。

【０１３９】このｔ_S から鋼板３の横波音速Ｖ_S は（式
８）で求まり、鋼板３での横波超音波の入射角θ_Sは
（式９）で求まる。

【０１４０】

【数８】 Ｖ_S＝２ｄ／ｔ_S …（式８） ｔ_S：横波超音波の往復時間

【０１４１】

【数９】

【０１４２】次に、スイッチ７で発振器３０と縦波斜角
探触子１とを接続し、第１実施例と同様な処理をするこ
とで、記憶媒体３８には図８のようなデータが記憶され
ている。

【０１４３】図８のデータと、（式６),（式７),（式
８),（式９）から求めたＶ_L，θ_L，Ｖ_S，θ_Sを用いて、
第１実施例と同様な映像化処理を行うことで欠陥６を画
像表示装置３６に映像化することが出来る。

【０１４４】＜第５実施例＞図３１，図３２に本発明の
第５実施例を示す。

【０１４５】本発明の第５実施例は、第１実施例から第
４実施例のいずれかの一例において、Ａ／Ｄ変換器４０
がＡ／Ｄ変換した信号ｇ(ｔ)の波高値ｈもメモリ４２に
記録する機能を持ち、記録媒体３８に図３３に示すデー
タを記録するものである。

【０１４６】画像データ演算装置４４は、欠陥像を波高
値ｈの大きさに応じて色彩又は濃度を変て画像表示装置
に表示することにより、視覚的に欠陥からの反射エコー
強度を認識することが出来る。

【０１４７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ゴースト像を
消去し、真の反射源像だけを映像化する方法が提供でき
る。

【０１４８】請求項２の発明によれば、横波超音波が通
過しない減衰領域の反射源も映像化する方法が提供でき
る。

【０１４９】請求項３の発明によれば、超音波が検査対
象の境界で反射して反射源から戻ってきた超音波エコー
についても、反射源を映像化する方法が提供できる。

【０１５０】請求項４の発明によれば、反射源の検査対
象に対する位置を視覚的に認識することが出来る方法が
提供できる。

【０１５１】請求項５の発明によれば、音速が不明な検
査対象についても、反射源を映像化する方法が提供でき
る。

【０１５２】請求項６，請求項７の発明によれば、特定
の反射像だけを映像化する方法が提供できる。

【０１５３】請求項８の発明によれば、ゴースト像を消
去し、真の反射源像だけを表示させることが出来るとい
う効果が得られる。

【０１５４】請求項９の発明によれば、横波超音波が通
過しない減衰領域の反射源も映像化することが出来ると
いう効果が得られる。

【０１５５】請求項１０の発明によれば、超音波が検査
対象の境界で反射して反射源から戻ってきた超音波エコ
ーについても、反射源を映像化することが出来るという
効果が得られる。

【０１５６】請求項１１の発明によれば、音速が不明な
検査対象についても、反射源を映像化することが出来る
という効果が得られる。

【０１５７】請求項１２，請求項１３の発明によれば、
特定の反射像だけを映像化することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による装置の構成ブロック
図である。

【図２】縦波を用いた従来技術の検査装置の概略斜視図
である。

【図３】従来技術の検査で受信した超音波波形を示した
波形図である。

【図４】従来技術の検査で記録したデータ形式図であ
る。

【図５】第１実施例の制御アルゴリズムを示したフロー
チャート図である。

【図６】受信器の受信波形と、ゲート回路の出力波形を
示した波形図である。

【図７】記憶媒体内のデータ形式図である。

【図８】第１実施例のデータ処理アルゴリズムのフロー
チャート図である。

【図９】記憶媒体内のデータ形式図である。

【図１０】探傷データを縦波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図１１】探傷データを横波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図１２】鋼板内に存在する欠陥像と鋼板の輪郭を表示
した図である。

【図１３】本発明の第２実施例を示す装置の構成ブロッ
ク図である。

【図１４】第２実施例のデータ処理アルゴリズムを示す
フローチャート図である。

【図１５】探傷データを縦波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図１６】探傷データを横波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図１７】図１５と図１６を比較して、同じ位置あるい
は近傍にある欠陥を選出して表示した図である。

【図１８】図１７の欠陥像から計算したゴースト像を表
示した図である。

【図１９】溶接部に存在する欠陥像を表示した図であ
る。

【図２０】鋼板内に存在する欠陥像と鋼板の輪郭を表示
した図である。

【図２１】本発明の第３実施例を示す装置の構成ブロッ
ク図である。

【図２２】第３実施例のデータ処理アルゴリズムを示し
たフローチャート図である。

【図２３】探傷データを縦波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図２４】探傷データを横波反射エコーと仮定して欠陥
の位置を算出した結果を表示した図である。

【図２５】鋼板内に存在する欠陥像と鋼板の輪郭を表示
した図である。

【図２６】本発明の第４実施例を示す装置の構成ブロッ
ク図である。

【図２７】縦波斜角探触子の概念図である。

【図２８】第４実施例の制御アルゴリズムを示すフロー
チャート図である。

【図２９】縦波垂直探触子が送受信する超音波波形を示
す波形図である。

【図３０】横波垂直探触子が送受信する超音波波形を示
す波形図である。

【図３１】受信器の受信波形と、ゲート回路の出力波形
を示した波形図である。

【図３２】記憶媒体内のデータ形式図である。

【符号の説明】 １…縦波斜角探触子、２ａ…縦波垂直探触子、２ｂ…横
波垂直探触子、３…鋼板、４…溶接部、６…欠陥、９…
横波超音波、１０…縦波超音波、３０…発振器、３１…
受信器、３２…ゲート回路、３３…トリガ発生器、３４
…制御装置、３５ａ，３５ｂ…カウンタ、３６…画像表
示装置、３８…記憶媒体、４０…Ａ／Ｄ変換器、４２…
メモリ、４４…画像データ演算装置、４６…データ記憶
部、６０…走査装置、６２ａ，６２ｂ…モータ、６４
ａ，６４ｂ…エンコーダ、７０…スイッチ、８０…シュ
ー、８１…振動子、１００…コンピュータ、１０２…デ
ィスプレイ、１０４…記憶装置、１０６…超音波探傷
器、θ_S …横波の入射角度、θ_L…縦波の入射角度、Ｖ_S
…横波音速、Ｖ_L…縦波音速、Ｔ…伝播時間、Ｔ_S…横波
の伝播時間、Ｔ_L…縦波の伝播時間、ｈ…波高値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 敦志 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象内に検査対象表面に対して斜めに
   縦波超音波を送信し、 送信位置に戻ってきた超音波エコーを受信し、 前記送信位置を走査して、前記送信と受信を繰り返し、 前記送信位置の位置データと、超音波の前記送信から前
   記受信までの経過時間から、前記検査対象の前記縦波及
   び横波の音速と入射角を利用して、前記検査対象内の反
   射源の位置を算出し、 前記縦波の音速と入射角を利用して算出した前記反射源
   と、前記横波の音速と入射角を利用して算出した前記反
   射源を比較して、同じ位置または接近した位置にある反
   射源だけを映像化する過程を備えた超音波の反射源の映
   像処理方法。
2. 【請求項２】請求項１において、検査対象に横波が通過
   しない減衰領域が存在する場合、請求項１の方法で映像
   化した反射源に横波が反射するときの超音波の送信位置
   と、送信された横波超音波が前記反射源で反射して送信
   位置に戻ってくるまでの経過時間から、縦波の音速と入
   射角を利用しゴースト像の位置を算出し、 前記ゴースト像の近傍に存在せず、かつ縦波の音速と入
   射角を利用して算出した反射源で前記減衰領域または前
   記減衰領域の横波の影に存在するものを映像化する過程
   を備えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処理方
   法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、検査対
   象の形状が事前に判明しており、縦波あるいは横波の音
   速と入射角を利用して算出した反射源の位置が検査対象
   の外側にある場合、縦波あるいは横波が検査対象の境界
   で反射したとして反射源の位置を算出する過程を備えた
   ことを特徴とする超音波の反射源の映像処理方法。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２または請求項３に
   おいて、検査対象の輪郭または輪郭の一部を映像化する
   処理過程を備えたことを特徴とする超音波の反射源の映
   像処理方法。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれかの一
   項において、検査対象の縦波及び横波の音速を測定する
   過程を備えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処
   理方法。
6. 【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれかの一
   項において、送信位置から超音波を送信してから、ある
   特定の期間内に送信位置に戻ってくる超音波エコーの経
   過時間だけを測定する過程を備えたことを特徴とする超
   音波の反射源の映像処理方法。
7. 【請求項７】請求項１から請求項６までのいずれかの一
   項において、送信位置から超音波を送信して、ある特定
   のパワーを持って送信位置に戻ってくる超音波エコーの
   経過時間だけを測定する過程を備えたことを特徴とする
   超音波の反射源の映像処理方法。
8. 【請求項８】検査対象内に検査対象表面に対して斜めに
   縦波超音波を送信する手段と、 送信位置に戻ってきた超音波エコーを受信する手段と、 前記送信位置を走査する手段と、 前記送信位置と超音波の前記送信から前記受信までの経
   過時間を測定する手段と、 前記送信位置と前記経過時間から、前記検査対象の前記
   縦波及び横波の音速と入射角を利用して、前記検査対象
   内の超音波の反射源の位置を算出する手段と、 前記縦波及び前記横波の音速と入射角を利用して算出し
   た前記反射源を比較して、同じ位置または接近した位置
   にある反射源だけを映像化する手段とを備えた超音波の
   反射源の映像処理装置。
9. 【請求項９】請求項８において、検査対象に横波が通過
   しない減衰領域が存在する場合、請求項８の装置で映像
   化した反射源に横波が反射するときの超音波の送信位置
   と、送信された横波超音波が前記反射源で反射して送信
   位置に戻ってくるまでの経過時間から、縦波の音速と入
   射角を利用してゴースト像の位置を算出する手段と、 前記ゴースト像の近傍に存在せず、かつ縦波の音速と入
   射角を利用して算出した反射源で前記減衰領域または前
   記減衰領域の横波の影に存在するものを映像化する手段
   とを備えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処理
   装置。
10. 【請求項１０】請求項８または請求項９において、検査
    対象の形状が事前に判明しており、縦波あるいは横波の
    音速と入射角を利用して算出した反射源の位置が検査対
    象の外側にある場合に、前記縦波あるいは前記横波が検
    査対象の境界で反射したとして反射源の位置を算出する
    手段を備えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処
    理装置。
11. 【請求項１１】請求項８または請求項９または請求項１
    ０において、検査対象の縦波及び横波の音速を測定する
    手段を備えたことを特徴とする超音波の反射源の映像処
    理装置。
12. 【請求項１２】請求項８から請求項１１までのいずれか
    の一項において、送信位置から超音波を入射してから、
    ある特定の期間内に前記送信位置に戻ってくる超音波エ
    コーの経過時間を測定する手段を備えたことを特徴とす
    る超音波の反射源の映像処理装置。
13. 【請求項１３】請求項８から請求項１２までのいずれか
    の一項において、送信位置から超音波を入射して、ある
    特定のパワーを持って送信位置に戻ってくる超音波エコ
    ーの経過時間を測定する手段を備えたことを特徴とする
    超音波の反射源の映像処理装置。