JPH116820A - 超音波探査映像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面エコーと内部欠陥エコー等のデータを１
回の測定で得ることができ、測定回数と管理すべきデー
タを減少し、少なくとも２つの映像の同時表示を可能に
して見易さを向上した超音波探査映像方法を提供する。 【解決手段】 被検体13に対してパルス的に超音波18を
照射し、被検体で反射されて戻ってくる超音波を受信
し、ゲートによって受信信号の中からエコー信号を検出
し、このエコー信号を映像データに変換し、各測定点で
得た映像データを用いて表示装置に測定映像を表示する
方法である。上記のゲートは独立した少なくとも２つの
ゲート31,33 からなり、１つのゲートは表面エコー信号
32を検出し、他のゲートは内部欠陥エコー信号34を検出
し、表示装置25に、表面エコー信号に基づく表面形状の
映像と、内部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状の映
像とを、両形状の相対的な位置関係が明示されるように
表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探査映像方法
に関し、特に、被検体の表面からエコーと内部からのエ
コーを同時に取り込んで映像化し、表面形状と内部欠陥
形状を同時に表示する超音波探査映像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波探査映像方法では、音響レ
ンズを含む超音波探触子から水中の被検体に対して集束
された超音波をパルス的に与え、被検体の表面や内部の
欠陥で反射した超音波が超音波探触子に戻ってエコーと
して検出され、電圧信号で受信器に送られ、この受信器
で電圧信号は増幅され、次段の検出器でゲート回路によ
って映像化した部分の情報がエコー信号としてＤＣ電圧
（ピーク値）で取り出される。上記超音波探触子は、３
次元スキャナにより被検体の測定面に沿って移動され、
指定された測定間隔で上記測定が行われ、各測定点の上
記ＤＣ電圧が求められる。これらのＤＣ電圧値はＡ／Ｄ
変換され、測定データとして、測定点とディスプレイ上
の各表示ドットのＸＹ位置とを対応付けて画像処理装置
のメモリアドレスに格納され、それにより探査映像がリ
アルタイムでディスプレイに表示される。

【０００３】従来装置の文献として実開平５−４００９
号公報を挙げる。この文献では表面ゲート回路と中央部
ゲート回路を備えた超音波探傷装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の一般的な超音波
探査映像方法では、ゲート回路で設定されるゲートは１
つであり、そのため被検体の表面からのエコー信号ある
いは内部の欠陥からのエコー信号のいずれかしか検出で
きなかった。

【０００５】ところで超音波探査映像方法による測定
で、被検体の表面形状および状態と、その内部欠陥の形
状および状態との関係について、ある種の因果関係が疑
われるとき、当該疑いを明らかにする測定を行う必要が
ある。このような測定では、従来の超音波探査映像方法
は１ゲート方式であるので、まず表面エコーを測定し、
次に設定を変えて欠陥エコーを測定し、それぞれの測定
から得られる２枚の映像を突き合わせて評価を行う方法
が採用されていた。このため、測定を２度行わなければ
ならず、手間がかかると共に、管理すべきデータも２倍
となり、データ処理および映像表示等の取扱いも不便で
あった。

【０００６】また上記文献に開示される超音波探傷装置
は２つのゲート回路を備えた構成を示している。しかし
ながら、この構成は、試験片の厚みが変化する場合で
も、誤判定の少ない探傷を行えること、板厚方向ででき
るだけ広い範囲で検査を行えることを狙ったものであ
り、被検体における表面と内部の異なる映像を同時に表
示する技術事項の開示および示唆は存在しない。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、表面エコーと内部欠陥エコーのデータを１回
の測定で得ることができ、測定回数と管理すべきデータ
を減少し、少なくとも２つの映像の同時表示を可能にし
て見易さを向上した超音波探査映像方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】第１の本発明
に係る超音波探査映像方法（請求項１に対応）は、上記
の目的を達成するため、被検体に対してパルス的に超音
波を照射し、被検体で反射されて戻ってくる超音波を受
信し、ゲートによって受信信号の中からエコー信号を検
出し、このエコー信号を映像データに変換し、各測定点
で得た映像データを用いて表示装置に測定映像を表示す
る方法であり、さらに、上記のゲートは独立した少なく
とも２つのゲートからなり、１つのゲートは表面エコー
信号を検出し、他のゲートは内部欠陥エコー信号を検出
し、表示装置に、表面エコー信号に基づく表面形状の映
像と、内部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状の映像
とを、両形状の相対的な位置関係が明示されるように表
示する方法である。

【０００９】上記の超音波探査映像方法では、少なくと
も２ゲートを備えるように構成されるので、表面エコー
の映像データと内部欠陥エコーの映像データを１回の測
定で得ることができ、測定回数と管理すべきデータを低
減することができる。表示装置の画面では、１つの映像
に、表面形状の映像と内部欠陥形状の映像を位置関係が
明瞭になるように表示され、測定情報として見易くかつ
判定がし易い良好な情報を得ることが可能である。

【００１０】第２の本発明に係る超音波探査映像方法
（請求項２に対応）は、上記第１の方法において、好ま
しくは、表面エコー信号に基づく表面形状の映像と、内
部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状の映像とは、合
成され、重ね合わせて表示される。重ね合わせ状態で表
示されるので、明瞭に位置関係を知ることができる。

【００１１】第３の本発明に係る超音波探査映像方法
（請求項３に対応）は、上記第１の方法において、好ま
しくは、表面エコー信号に基づく表面形状の映像と、内
部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状の映像の各々に
異なる色を付したことを特徴とする。この方法によれ
ば、色によって各映像を区別でき、明瞭に位置関係を識
別することができる。

【００１２】第４の本発明に係る超音波探査映像方法
（請求項４に対応）は、上記第１〜第３の方法におい
て、表面エコー信号の代わりに他の内部欠陥エコー信号
を検出し、この他の内部欠陥エコー信号に基づく内部欠
陥形状の映像と、前述した内部欠陥エコー信号を基づく
内部欠陥形状の映像とを表示したことを特徴とする。複
数のゲートで検出される映像は、その１つが表面形状に
関する映像である必要はなく、複数の内部欠陥の映像で
あってもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は超音波探査映像装置の全体構成の概
要を示す。試料ステージ１１上の台座１２の上に被検体
１３が配置される。被検体１３は、通常、超音波伝播媒
体である水の中に配置されている。試料ステージ１１に
設けられた支柱１４に３軸スキャナ１５が設けられ、こ
の３軸スキャナ１５の先部に超音波探触子１６が取り付
けられる。３軸スキャナ１５は、超音波探触子１６を
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向に移動させることができる。超音
波探触子１６は、音響レンズを含み、その先端が被検体
１３の表面に臨むように設置されている。超音波探触子
１６は、３軸スキャナ１５によって走査移動される。

【００１５】発信器１７は、超音波探触子１６に含まれ
る圧電素子に振動電圧信号をパルス的に与える。この電
圧信号により超音波探触子１６は、超音波１８を発生
し、被検体１３に照射する。照射された超音波は、被検
体１３の表面または内部欠陥などで反射し、反射波（超
音波エコー）となって超音波探触子１６に戻る。超音波
探触子１６はエコーを電圧信号に変換し、受信器１９に
送る。受信器１９は、入力された電圧信号を増幅し、次
段の２ゲート式超音波探傷器２０に出力する。

【００１６】２ゲート式超音波探傷器２０は、２つのゲ
ートを利用して２種類のエコー信号を取り出す検出器と
しての働きを有する。この例では、２つのゲートはそれ
ぞれ独立している。第１のゲートは被検体１３の表面か
らの超音波エコーに関するエコー信号を検出し、第２の
ゲートは被検体１３の内部の欠陥からの超音波エコーに
関するエコー信号を検出するように設定されている。２
ゲート式超音波探傷器２０で取り出されたエコー信号に
関するデータ（測定データ）は、オシロスコープ２１と
制御装置２２に出力される。オシロスコープ２１は超音
波波形の観察に使用される。制御装置２２は、装置全体
の制御を行うと共に、２ゲート式超音波探傷器２０を経
由して得られた測定データを入力し、画像処理装置２３
へ出力する。駆動装置２４は、３軸スキャナ１５に内蔵
される各軸のモータを動作させる装置である。画像処理
装置２３は、制御装置２２から与えられた測定データに
基づいて測定部位の映像化を行う。具体的に、測定点と
ディスプレイ上の各表示ドットのＸＹ位置とを対応付け
て画像処理装置のメモリアドレスに格納することにより
映像データが作成される。ディスプレイ２５には画像処
理装置２３で作成された映像データによって測定部位の
映像が表示される。

【００１７】上記構成を有する超音波探査映像装置で
は、超音波探傷器２０を２ゲート式にすることによっ
て、各ゲートで被検体１３の表面からエコー信号とその
内部欠陥からのエコー信号を検出すると共に、各ゲート
で得られたエコー信号で映像データを作成し、ディスプ
レイ２５の画面に、２つの映像、すなわち表面の映像と
内部欠陥の映像の相対的な位置関係が明らかになるよう
に映像表示を行うように構成した。

【００１８】次に図２〜図４を参照して２つの映像の表
示方法について説明する。図２は、被検体１３と超音波
探触子１６の関係を示し、かつ被検体１３における矢印
Ａから見た外面と断面Ｂの状態を示す。この被検体１３
では、その表面に円板状の凸部１３ａ（外面Ａに示す）
と、その内部に三角形をした欠陥１３ｂ（断面Ｂに示
す）があるものとする。１８は超音波探触子１６から被
検体１３に与えられるパルス状の集束された超音波であ
る。

【００１９】上記形状を有する被検体１３に対して超音
波１８を照射し、そのエコーを得るものとする。この場
合に、図３では１ゲート方式の例（Ａ），（Ｂ）と２ゲ
ート方式の例（Ｃ）を示している。図３（Ａ）では、ゲ
ート３１が表面エコーの信号３２に対応して設定され、
表面エコーのみを検出する状態を示す。図３（Ｂ）で
は、ゲート３３が断面Ｂの欠陥エコーの信号３４に対応
して設定され、欠陥エコーのみを検出する状態を示して
いる。これらに対して図３（Ｃ）は２ゲート方式であ
り、表面エコーの信号３２に対応するゲート３１と、断
面Ｂの欠陥エコーの信号３４に対応するゲート３３とが
設定され、各信号３２，３４が検出される。なお信号３
４については、しきい値が設定されている。

【００２０】図３の（Ａ）〜（Ｃ）の各検出によって映
像を作成すると、図４に示すごとくなる。図４（Ａ）は
図３（Ａ）に対応し、表面エコーの信号３２によって映
像データを作成し、ディスプレイ２５に表示した映像で
ある。図４（Ｂ）は図３（Ｂ）に対応し、断面Ｂの欠陥
エコーの信号３４によって映像データを作成し、ディス
プイレイ２５に表示した映像である。図４（Ｃ）は図３
（Ｃ）に対応し、表面エコーの信号３２に基づく映像デ
ータと断面Ｂの欠陥エコーの信号３４に基づき映像デー
タによる２つの映像を合成してディスプレイ２５に表示
したものである。図４の（Ｃ）における合成映像によれ
ば、２つの映像の相対的な位置関係が明らかである。ま
たこの映像では、画像処理装置２３において、２つの形
状の合成された輪郭のみを示すような処理が行われてい
る。

【００２１】上記の実施形態では、２ゲート式超音波探
傷器２０で個別に独立に設定された２つのゲート３１，
３２を用いて、被検体１３の表面の形状に関するエコー
信号と、その内部の断面Ｂ部分の欠陥形状に関するエコ
ー信号を検出し、それぞれの信号から映像データを作成
し、２つの映像を画像処理によって合成して表示するよ
うにした。ゲートの数に２つに限定されず、３つ以上で
あってもかまわない。また得られた複数の形状に関する
各映像データで各映像を作成し、これらの映像を合成し
てディスプレイ２５の画面に表示するとき、合成の仕方
は各種の手法を用いることができる。

【００２２】技術的に重要な点は、被検体に対して超音
波探査映像法を適用するとき、当該超音波探査映像法
を、被検体の表面の映像データ、および被検体の内部に
おける少なくとも１箇所の欠陥の映像データを得られる
ように複数のゲートを設定できるように構成し、かつ複
数の映像データに基づいて作成された複数の映像を、そ
れらの相対的な位置関係が明らかになるように１つの表
示画面に表示させるように構成した点である。相対的な
位置関係が明示される映像化の方法としては、位置的に
同一箇所を重ねて表示することが好ましい。

【００２３】かかる構成により、測定回数を低減でき、
管理すべき測定データの量が低減できる。また被検体の
表面形状と内部の欠陥形状との位置関係を明瞭に表示す
ることが可能となる。また表面形状と内部欠陥形状を１
度の測定で１つの測定映像上に表示できる従来の透過法
に比較して、明瞭な映像を得ることができる。

【００２４】次に、図５〜図８を参照して２以上のゲー
トを設定して被検体の内部に存在する複数の欠陥を検出
し、映像化する実施形態を説明する。図５は被検体の一
例を示し、この被検体４１は多層の構造を有する。この
被検体４１の例としては新素材ＣＦＲＰがある。この被
検体４１では、各層４１ａ〜４１ｅに欠陥が散在するも
のとする。図６の（Ａ）〜（Ｅ）に各層４１ａ〜４１ｅ
の欠陥を示す。従って、本実施形態の場合には、図７に
示すごとく、各層からの反射エコーの信号４２ａ〜４２
ｅの各々に対応して５つのゲート４３ａ〜４３ｅが設定
される。信号４２ｆは被検体の表面からの反射エコーに
係る信号である。これらのゲートを用いて各層からの欠
陥による反射エコーを同時に検出する。同時に検出され
た各層の欠陥からの反射エコーによる信号を用いて各欠
陥に関する映像を作成し、ディスプレイの画面に同時に
表示する。このとき、図６に示された各層の欠陥の映像
を重ねて表示するので、分かりやすくするために各層ご
とに色分けして表示するようにした。図８では、便宜
状、模様によって色分けの状態を示している。この場
合、２つの層以上に欠陥が重複して存在するときには、
より表面に近い層の欠陥データのみを有効にして表示さ
せるか、あるいは重複欠陥用の表示色を別に決めておい
て、その色にて表示させるようにする。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、超音波探査映像方法において、複数のゲートを設
定することにより１回の測定で被検体の表面の映像デー
タや内部の複数の欠陥形状に関する映像データを得るこ
とができるので、測定回数を低減することができ、さら
に管理すべき測定データの量を低減することができる。
また被検体の表面形状と内部欠陥形状の相対的位置関係
が明瞭になるように、表示画面に同時に表示することが
でき、このため見易く、明瞭な測定結果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波探査映像装置の構成図であ
る。

【図２】被検体の表面の形状と内部の欠陥形状を示す図
である。

【図３】エコー信号とゲートの関係を示すタイミングチ
ャートである。

【図４】１ゲート式と２ゲート式による測定映像を示す
図である。

【図５】被検体の一例を示す外観斜視図である。

【図６】各層の欠陥形状の例を示す図である。

【図７】反射エコーの信号と各ゲートの位置関係を示す
タイミングチャートである。

【図８】画面に同時に表示された各欠陥の映像を示す図
である。

【符号の説明】

１１ 試料ステージ １３ 被検体 １５ ３軸スキャナ １６ 超音波探触子 ３１，３３ ゲート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体にパルス的に超音波を照射し、被
   検体で反射されて戻ってくる超音波を受信し、ゲートに
   よって受信信号の中からエコー信号を検出し、前記エコ
   ー信号を映像データに変換し、各測定点で得た前記映像
   データを用いて表示装置に測定映像を表示する超音波探
   査映像方法において、 前記ゲートは独立した少なくとも２つのゲートからな
   り、１つのゲートは表面エコー信号を検出し、他のゲー
   トは内部欠陥エコー信号を検出し、前記表示装置に、前
   記表面エコー信号に基づく表面形状の映像と、前記内部
   欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状の映像とを、両形
   状の相対的な位置関係が明示されるように表示したこと
   を特徴とする超音波探査映像方法。
2. 【請求項２】 前記表面エコー信号に基づく表面形状の
   映像と、前記内部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状
   の映像とは、合成され、重ね合わせて表示されることを
   特徴とする請求項１記載の超音波探査映像方法。
3. 【請求項３】 前記表面エコー信号に基づく表面形状の
   映像と、前記内部欠陥エコー信号に基づく内部欠陥形状
   の映像の各々に異なる色を付したことを特徴とする請求
   項１記載の超音波探査映像方法。
4. 【請求項４】 前記表面エコー信号の代わりに他の内部
   欠陥エコー信号を検出し、この他の内部欠陥エコー信号
   に基づく内部欠陥形状の映像と、前記内部欠陥エコー信
   号を基づく内部欠陥形状の映像とを表示したことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波探査
   映像方法。