JPS6014167A

JPS6014167A - 超音波検査装置

Info

Publication number: JPS6014167A
Application number: JP12260583A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Miyoshi; 哲夫三好; Hiroshi Ichikawa; 宏市川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1985-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発ｌ」弔Ｊ、超音波ビームを走査して検査、篩断を
行なう装置に関する。近年超音波による人体の診断９診
察装置がｕｆｊ発され身体の断層像をＢスコープ等で表
革して診察に供されている、。

一方、超音波により鉄銅製品、加工品などの非破法検介
しこおい−ＣもＢスコープ表示の断層像表示が活用され
つつある。

２’；　１　ｔ’２＜１は一般的１よ超音波計１ｉ／１
装置の系統図である。

図において（１）は超音波を送受する複数個の超音波４
辰動子を組み込んだ超音波探触子であり、超音波振動子
（１ａ）〜（１ｎ）は超音波を走査するためアレイ状に
配列されている。（２ａ）〜（２ｎ）は送信回路。

（５ａ）〜（６ｎ）は送信遅延回路、　（４ａ）〜（４
ｎ）は受信回路、　（５ａ）〜（５ｎ）は受信遅延ｆＲ
Ｊ路、（６）は遅延時間制御回路、（７）は主制御回路
、（８）は加算回路、（９）は信号処理回路、　０１は
表示回路である。

図において、走査する方向あるいは焦点距離に対して定
まる送信遅延量が遅延時間ｉｔｙ制御回路（６）により
決定され、送信遅延回路（３ａ）〜（６ｎ）を経て送信
回路（２ａ）〜（２ｎ）に与えられ、超音波振動子（１
ａ）〜（Ｉｎ）が励振して超音波ビームを発生ずる。超
音波ビームは被検材物（１１示ぜず）の内部等で反射し
、再び超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）で電気信号とな
り、受信回路（４ａ）〜（４ｎ）で受信されて、一般に
対応する送信遅延時間と同量の遅延を受信遅延回路（５
ａ）〜（５ｎ）で与えられた後に加算回路−（８）で加
算される。加算された信号は最後に表示１＋、ｌ、４動
回路ｏｏｌの入力信号となり増幅、処理されて表示回路
ｏＩ）に表示される。

断層像は上記送信、受信の遅延量を組法変えて超音波ビ
ームを平面内で走査して、その平面内のＢスコープとし
て表示される。

このような超音波診断装置は人間の体内の断層像を高度
ブよ専門知識をもった医師が目視にて観察して診断を行
なうものであり、自動的に検査を行なう目的には構成さ
れ−こいなかった。

即ち、自動的な検査のためには装置の各動作が正常であ
ることの点検校正機能が必要であり、再現性を保持する
ものでなければならない。

特に人間の判断機能を機拡におきかえるため。

受イａ信号のレベルと時間軸上の位置の再現団、安定性
は第１条件である。さらに診ｉ’ｌ；Ｉｒ装はの場合。

人間の局体内の各部の１地器の位置は大略判り］してお
り、その位置、大きさを医師がＢスコープから判断して
＃断を下すものであり２機械的ｉよ判１１ノ１や診１υ
ｔば不役であり、むしろ不ｕｆ能に近いと考えら上しる
　。

従って、自動化した場合に対する動作チェック機能の欠
除１校正機能の欠除などの面で問題があった。

一方、超音波による従来の鉄姶製品の自動検査装置の例
を第２図に示す。

図において、（１）は超音波探触子、（２）ば送信回路
。

（４）は受信回路、（７）は主制御回路、（２はゲート
回路。

α鼾ま受信レベル検出回路、０引ま受信信号の時間計測
回路、ａ９は受信レベルと発生時間とから欠陥を判定す
る判定回路、　ＱＩＧは判定結果の出力回路、０ηは校
正時に得た信号レベルから受信回路（４）の増幅度を制
御するゲイン制御回路、０υは校正時に得た信号の時間
からゲート時間を制御するゲート制御回路、　（１９ａ
、）　、　（１９ｂ）は連動で動作する切換スイッチで
検査の場合および実際の被わ１査物に超音波を発して校
正する場合は接点Ｓ１の方へ倒れ９点検時は接点Ｓ２の
方へ倒れる。

従来の自動検査装置においては個々の探触子（１）毎に
送信回路（２）と受信［呻路（４）を含む１組のイｓ号
処理回路が備えられているのか通當であり１個々の探触
子毎に点検１校正が行なわれ−（いる。

次に＠動作について詳述する。

（イ）回路動作の点検切換スイッチ（１９ａ）、　（１９ｂ）かそれぞれ接点
ｓ２に倒れ送信信号は直接受信回路（４）に入力し検出
され、全体の動作が点検される。

（ロ）校正切換スイッチ（１９ａ）、　（１９Ｌ＋）がそれぞれ接
点Ｓ１に倒れ送信信号は探触子（１）に加えられる。探
触子（りにはあらかじめ大きさと位１６１１などの性状
の１１」明している欠陥をもった校正用テストピース（
図示せず）ＩＪζ超音波を伝播する接触媒質（図示ぜず
）を経て当接されており、上記欠陥からの反射波から得
られる受信信号の大きさと時間軸上の位置とでゲイン制
御回路（１７）とゲート制御回路Ｈが動作して増幅度、
ゲート位置を正しく設定する。

Ｃつ　検査上記（イ）点検と（ロ）校ｉＥが行なわれた後に切換ス
ツチ（１９ａ）、　（１９ｂ）が接点ｓ１へ倒れた状態
で検査が行なわれる。

以上述べた超音波検査装置の各部（幾能をそのままアレ
イ状に配された複数個の超音波振動子からなる探触子を
用いた装置に適用した場合、上記各超音波振動子の送信
効率あるいは受信効率のバラツキ及び受信回路、受信遅
延回路のバラツキに起因して次の欠点があった。

（イ）上記のバラツキを調整しないで使用すると。

各超音波振動子によって受信された超音波信号が受信回
路、受信遅延回路を経て、加算回路にて合成されたとき
焦点ボケなどが生じ性能が低下する。

（ロ）受信回路、受信遅延回路のバラツキを調整できる
回路を付加したとしても、その調整がたいへんである。

０う　受信回路、受信遅延回路のバラツキを無くしたと
しても、超音波振動子を使用目的に応じて取り換えて使
用したとき、超音波振動子のバラツキを吸収するため各
々の受信回路のゲインをこれに合わせて調整する必要が
ある。

に）超音波ビームを走査する際に送信遅延時間に合わせ
て受信遅延時間も変える必要があるが。

遅延回路に使う遅延素子によっては遅延時間に応じて通
過利得が異なる場合があり、これが上記（イ）と同様、
焦点ボケなどの性能低下を招く。これに加えて、超音波
振動子に指向特性があるため走査角度に応じて超音波送
受の総合感度を補正する必要があるが、これを受信回路
で補正する場合、その補正量の決定と補正量の是非の判
定が困難であるという欠点もあった。

この発明はこれらの欠点を解決し、精度の良い超音波検
査装置を提供するためになされたものである。

以下第３図に示すこの発明の一実施例について詳述する
。

第３図（ａ）は、この発明の一実施例を示す超音波検査
装置の構成１！／：１であり１図において、（１）は超
音波探触子、　（１ａ）〜（１ｎ）は個々の超音波振動
子（２ａ）〜（２ｎ）は送信回路、（３ａ）〜（”＋ｎ
）は送信遅延回路。

（４ａ）〜（４ｎ）は受信回路、　（５ａ）〜（５ｎ）
は受信遅延回路、（６）は遅延時間制御回路、（７）は
主制御回路、（８）は加算回路、０りはゲート回路、住
騰は受信レベル検出回路、（国は判定回路、（１Ｇは出
力回路、（ｌηはゲイン制御回路、α沙はゲート制御回
路である。

第３図（ｂ）は、この発明の他の実施例を示す超音波検
査装置の構成図である。この図では第３図（ａ）に対し
、出力選択回路２１が追加されている。

第３図（Ｃ）は、この発明の他の実施例を示す超音波検
査装置の構成図である。この図では第３図（籾に対し、
入力切換回路ｃ２υが追加されている。

第３図（ｄ）は、この発明の他の実施例を示す超音波検
査装置の構成図である。この図では第３図（ｂ）に対し
、変形回路ｃ！渇が追加されている。

第３図（θ）は、この発明の他の実施例を示す超音波検
査装置の構成図である。この図では第３図（ｂ）に対し
２校正信号発生回路翰が追加されている。

第３図（ｆ）は、この発明の他の実施例を示す超音波検
査装置の構成図である。この図では第３図（ｄ）に対し
、出力選択回路■が追加されている。

第３図（ωは、この発明の他の実施例を示す超音波検査
装置の構成図である。この図では第３図（ｆ＞に対し、
距離振幅補正回路（２）が追加されている。

次に、この発ゆ」を構成する各回路の動作を説明する− まず全体の動作と信号の関係を第３図（ａ）に基づいて
説明する。主制御回路（７）の信号梃より遅延時間制御
回路（６）を１駆動して、送信遅延量を決定し。

かつその遅延量をもって送信遅延回路（３ａ）〜（３ｎ
）で遅延された励振パルスを送信回路（２ａ）〜（２ｎ
）から発生し、超音波探触子（１）の超音波振動子（１
ａ）〜（１ｎ）に加えられて超音波パルスが発生する。

超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）にて発生した超石波パ
ルスは、互いに干渉により合成波として図示していない
被検査材内を伝搬し１反射源にて反射され再び超音波振
動子（１ａ）〜（１ｎ）に入力し電気信号に変換される
。この電気信号は、受信回路（４ａ）（４ｎ）に入力さ
れ　受信回路（４ａ）〜（４ｎ）の出力は受信遅延回路
（５ａ）〜（５ｎ）にて時間遅延を与えられ、加算回路
（８）に入力され加算されろ。受信回路（４ａ）〜（４
ｎ）のゲインはゲイン制御回路（１ηにて制御され、受
信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）の遅延量は、遅延時間制
御回路（６）にて制御される。

さて、上記加算回路（８）で加勢、された信号はゲート
制御回路α沙で制御されるゲート回路α２に入力され、
設定されたゲート内の受信信号が受信レベル検出回路α
騰に出力される。受信レベル検出回路０３は、上記設定
されたゲート内の受信信号から受信レベルを検出し、検
出された受信レベル値は判定回路組りで判定され、出力
回路０ｅにて出力されると共に主制御回路（７）にも入
力される。ゲート回路（Ｉｚは本実施例では一回路のみ
設けられたが検査方式や目的に応じて複数個設けろこと
が可能であることは言うまでもない。又、受信レベル検
出回路α罎は通常ゲート内の受信信号の最大振幅値を検
出するが、これ以外の情報を検出しても良い。

さて本発明の第一の特徴はゲイン制御回路（１７１を有
することにより、従来とは異なり、送信回路（２ａ）〜
（２ｎ）、超音波探触子（１）、受信回路（４ａ）〜（
４ｎ）及び受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）のゲインの
バラツキを主制御回路（７）の制御によって自動的に行
なうことができるという点である。次にその動作を第４
図に従って説明する。

今、直方体の形状をしたブロックに）を用意し７゜この
ブロックの−・面に超音波探触子（１）を置けば。

超音波を伝搬する接触媒質（イ）を経て、このブロック
（ホ）内に上記−而に垂直に超音波パルス（２７ａ）〜
（２７ｎ）カ入射され、この超音波パルスかこのブロッ
ク（ハ）の他面で反射され、再び超音波探触子（］）に
入力されるようになる。この時、送信遅延回路（６ａ）
〜（ろｎ）及び受イｉｆ　：ｉｆ：３＋）！；回路（５
ａ　）〜（５ｎ　）の両方又はいずれかの遅延ｆｆケ各
系統別に変えておけば超音波振動子（１８）〜（ｉｎ）
に対応する受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）の出力が（
２８ａ）〜（２Ｏｎ）に示すようになる。（２）の部分
が送信パルスのもれこみ波形、０＠の部分が受信信号波
形である。図のように　超ぢ一波振動子（１ａ）〜（１
ｎ）のそれぞれに対応する受（８化号波形の受信時刻が
異なるため、これらが加算回路（８）によって加算され
た似号（６１）は、それぞれの信号が分離された形とし
て得られる。従って、ゲート回路α２によって一つ一つ
の受信信号波形を個々に取り出し、受信ｌ／ベル検出回
路（ＩＥによって各々の受も信号波形の受信レベルを検
出す桧）ことか可能と１よる。検出された受信レベル値
は主ｆ’ｊｆ制御回路１’７１を経由しゲイン制御回路
（Ｉｎに入力され、ゲイン制御回路ａηは受信信号の受
信レベルが均一になるようゲイン制御することが可能と
なる。以上に述べた方法では、送信遅延回路（６ａ）〜
（６ｎ）及び受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）の遅延量
を変えて、超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）に対応する
各々の系統の受信信号波形を分離したが、もちろん他の
方法例えばゲイン制御回路（１７）によって、特定の受
信回路以外のゲインを抑制する方法等を代わりに使用し
たり、あるいは併用したりすることも可能である。また
ブロック（ハ）は、超音波が入射する面あるいは反射す
る面の表面が十分になめらかであり、かつブロック（ハ
）自身の材質が十分に均一であり、かつ超音波探触子（
１）と接触媒質（ハ）とブロック（ハ）の超音波が入射
する面の音響結合状態が超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ
）に対して十分均一であることが条件となる。そうでな
ければこれらの要素によるバラツキまでもが受信信号に
含まれてしまい、超音波探触子（１）と検査装置だけの
バラツキを補正をすることができなくなるからである。

さて、超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）の送受信した個
々の受信信号を分離する方法として１以上に述べたよう
に、送信遅延回路（６ａ）〜（６ｎ）や受信遅延回路（
５ａ）〜（５ｎ）の遅延量を変えたり、ゲイン制御回路
（ＩＴ）によって受信回路（４ａ）〜（４ｎ）のゲイン
を変えたすせずども簡便にこの効果を得る方法がある。

第３図（ｂ）は、その一実施例を示す図である。第３図
（ｂ）は、第３図（ａ）の構成に出力選択回路■を追加
しただけの構成となっているが、この出力選択回路（イ
）は主制御回路（７）からの指令で７この回路に入力さ
れている受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）からの受信信
号のうち任意のものが加算回路（８）に出力されるよう
になっているので、各々の受信信号を一つ一つ選択して
行くことによって１個々の系統の受信レベル値を検出す
ることが可能となり、系統間のバラツキを測定すること
がでさるので、第３図（ａ）に示した実施例と同様、こ
れらのバラツキをゲイン制御回路（Ｉｎの制御による受
信回路（４ａ）〜（４ｎ）のゲイン調整により補正する
ことができる。出力選択回路（４）は受信信号を受信回
路（４ａ）〜（４ｎ）によって、十分に増幅あるいはイ
ンピーダンス変換したあとに設けられているので、この
種の回路によくありがちなｉ／Ｎの悪化やクロストーク
等の問題に悩まされることなく、極く簡単に実現するこ
とが可能である。

さて、第３図（、）および第３図（ｂ）に示した本発明
の実施例では、前述したように、ブロック（ハ）の形状
、材質及び音響結合状態に起因するバラツキが補正しよ
うとするバラツキの中に含まれることが欠点であった。

ところが、この問題は第３図（Ｃ）に示すように、出力
選択回路−の代わりに、入力切換回路Ｑυを設けること
により解消することができる。この入力切換回路Ｇｌｌ
は、超音波振動子（１ａ）〜（Ｉｎ）＃・らの受信信号
を入力し、任意のものが受信回路（５ａ）〜（５ｎ）に
出力されるようになっており。

特にこの入力切換回路Ｃ！υは９例えば超音波振動子（
１ａ）＃・らの受信信号を入力し、これを受信回路（４
ｂ）に出力するなど一異なる系統間で受信信号を切り換
えろことができるようにしである。従って、この入力切
換回路３υを用いれば１次のような手順にてブロック（
ハ）の形状、材質及び音響結合状態とは無関係に受信回
路（４ａ）〜（４ｎ）及び受信遅延回路（５ａ）〜（５
ｎ）のバラツキを補正することが可能である。

つまり、超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）からの受信信
号入力のうち、いずれか一つを選びこれをＩＩに受信回
路（４ａ）〜（４ｎ）のうち一つづつに切り換えて出力
して行くという方法である。このようにすれば。

元となる信号は同一のものを使用しているから。

受信回路（４ａ）〜（４ｎ）及び受信遅延回路（５ａ）
〜（５ｎ）のもつバラツキを完全に補正することが可能
である。但しこの方法では、送信回路（２ａ）〜（２ｎ
）及び超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）のバラツキは、
補正されないのでこれについては他の方法で補正あるい
は調整しておく必要がある。なおこの実施例では。

補正に使用する受信信号として超音波振動子（１ａ）〜
（１ｎ）のいずれか一つを選んだが、これらを順に選ん
で行きその結果を平均するなどして補正精度を上げるこ
と等の他の方法を採用することも可能である。なお、第
３図（ａ）、第３図（ｂ）、第３図（ｃ）に示した実施
例が持つ共通の欠点であるブロック（ハ）の材質、形状
と音響結合状態のバラツキの問題は超音波探触子（１）
のブロック（ハ）に対する位置を変え。

複数個の位置での受信レベル値の平均値等を使用して補
正する等すればかなり改善される。

さて９以上に述べた実施例ではいずれもブロック（ハ）
を必要としたが第３図（（資）に示すように送信回路（
２ａ）〜（２ｎ）の出力を入力し、このうちのいずれか
を選択して、必要に応じて波形処理した後、入力切換回
路シυに出力する変形回路（２）を追加すれば。

ブロック（ハ）を使用せずとも同じ効果を得ることがで
きる。送信回路（２ａ）〜（２ｎ）の出力パルスは一般
に電圧が大きく又単一パルスであるため、このままでは
受信信号の代わりに使用できない。そこで本実施例では
抵抗分割にて波形を減衰させ又コンデンサとコイルによ
る共振回路を用いてパルス波形の波数を増やし、受信信
号に似せて使用した。

もちろん共振回路を省略して簡略化したり、あるいはさ
らに複雑な回路を付加したりすることも可能である。さ
て、このような変形回路（２）を設ければ入力切換回路
Ｑηは第３図（ｃ）の実施例で説明したような入力と出
力の任意の組み合わせかできる機能、例えば超音波振動
子（１ａ）からの入力が受信回路（４ｂ）に出力される
ような機能は不要で２；）る代わりに変形回路（ハ）か
らの入力を受信回路（４ａ）−（４ｎ）に対１．別々に
切り換えて出力できる機能が必要である。また送（Ｋ　
ｌ！、＋１路（２８）〜（２ｎ）の出力時刻にゲートを
設定できるような機能がゲート回路ａ邊に必要であるこ
とは言うまで−もない。

さて、送・前回ｊ！＋′ｒ（２ａ　）〜（２ｎ）の出力
パワーが大きくなって米へ・と、励振パルスが出力され
た瞬間に電源回路への突入電流や回路間のり、ロス）−
り等により受前回＃’ｆ、ｉ　（４ａ　）〜（４ｎ）や
その周辺回路い動作が不安定となり第３図（ｄ）に示す
実施例に示したような変形面１６　（４Ｊでｔｅｌ、（
ｉ：’ｊ足のいく擬似信号が得られない場合がＡ−りる
、この場合は＆ｊ　３図（θ）に示すように変形面１１
！４’！Ｑ’Ａの代わりに独立した校正信号発生回路（
２）を設け、送前回Ｌ″３（２ａ）〜（２ｎ）のパルス
出力タイミングとは別のタイミンクで擬似信号を発生す
るようにずれを；１：良い。校正イハ号発生１０１路（
ハ）は実際の受信波形に似た」；、Ｃ他信号を任意のタ
イミングで発生するようになっているので第３図（ｄ）
に示した実施例のようにゲート回路ａ’ａＫｎしゲート
を実使用時には必要としない送信時刻にまで設定できる
機能を設ける必要ない上、励振パルスの影響で動作が不
安定になったりしないタイミングで使用することができ
る。

さて、第３図（ｄ）や第３図（ｅ）の実施例に対し、さ
らに出力選択回路イ玲を追加するとさらにキメの細かい
補正が可能となる。第３図（ｆ）は第３図（ｅ）の実施
例に対し、出力選択回路舛を追加した実施例である。図
において校正信号発生回路（ハ）が出力した擬似信号は
入力切換回路Ｑυに入力されると同時に出力選択回路（
７）にも入力されている。そこでまず。

出力選択回路四においてこの擬似信号のみを選択し、そ
の受信レベル値を受信レベル検出回路０漕にて検出し、
これを主制御回路（７）にて記憶しておいた後に出力選
択回路（４）において受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）
かもの入力を選択するようにし、入力切換回路シυにて
擬似信号を順に受信回路（４ａ）〜（４ｎ）に出力して
その受信レベル値を受信レベル検出回路０→にて検出す
るようにすれば、前述の出力選択回路（４）にて擬似信
号のみを選んだ場合の受信レベル値と比較することによ
り、受信回路（４ａ）〜（４ｎ）と受信遅延回路（５ａ
）〜（５ｎ）を通して得られるゲインの絶対値を測定す
ることが可能となる。従って。

超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）からの受信信号の絶対
値そのものを測定したりする場合この機能は非常に有効
となってくる。この場合、出力選択回路■以後のゲイン
が既知でなければならないが、これは擬似信号のレベル
が既知であれば容易に知ることができるし、またこのゲ
インは通常１であると考えて差し支えない。また第３図
（ｄ）の実施例に、出力選択回路（４）を追加しても同
様の効果が得られろことは説明するまでもない。

ところで、従来からこの種の装置には超音波パルスが被
検査材の中を伝搬して行くうちに減衰又は拡散したりす
るため、あるいは超音波探触子のもつ構造によるために
生じる反射源の位置による感度の差を補正するための距
離振幅補正回路を付加することかあるが９本発明はこの
ような回路な付加した場合に、この回路の補正曲線を測
定するという効果を生み出すことができる。これが本発
明の第二の特徴である。第３図（ωはその一実施例であ
る。この図では、第３図（ｆ）の実施例に対し距離振幅
補正回路Ｃ！４が追加されている。図において。

入力切換回路シυの入力として校正信号発生回路（ハ）
からの擬似信号を得、これを受信回路（４ａ）〜（４ｎ
）に出力するようにし、又出力選択回路にて受信遅、１
７＼延回路（５ａ）〜（５ｎ）を選択するようにしておくと
。

校正信号発生回路（ハ）信号発生タイミングを変えなが
ら受信レベルを検出していけばただちに距離振幅補正回
路（財）の補正曲線が得られる。従って１判定回路ｕ９
に補正曲線があらかじめ定められた許容範囲内にあるか
判定する機能をもたせることによって、距離振幅補正回
路（財）に異常があった場合にその情報を出力回路ａｅ
により出力したり、あるいは、主制御回路（７）あるい
はゲイン制御回路ａηに補正曲線を変えられる機能を持
たせることによって。

補正曲線を許容範囲内に校正することも可能である。本
実施例では後者を採用し１校正したのちにさらにもう一
度補正曲線を測定して、まだ許容範囲内に収まらないと
きには警報を出力回路Ｏｅから出力するとともに、補正
曲線の測定値を表示するようにした。

さて１本実施例では第３図（ｆ）の実施例に対し距離振
幅補正回路Ｃ１４を付加した場合を示したが、前述した
本発明の第二の特徴による効果は、第３図（ａ）、第３
図（ｂ）　、第３図（Ｃ）、第３図（ｄ）及び第３図（
θ）のいずれの実施１＋１１に距離振幅補正回路Ｑ４Ｉ
を付加しても得ることができる。すなわち、第３図（ａ
）、第３図（ｂ）、第３図（Ｃ）、第３図（ｄ）の実施
例に距離振幅補正回路Ｃ！４）を付加した場合では送信
遅延回路（６ａ）〜（３ｎ）の遅延量を変化させること
により距離振幅補正回路（財）の補正曲線を測定するこ
とかできるし。

第３図（θ）の実施例に距離振幅補正回路ｃ！４）を付
加した場合は第３図（ｇ）の実施例と同様にして距離振
幅補正回路Ｑ４の補正曲線を測定することができる。

さて９本発明の第三の特徴は受信遅延回路（５ａ）〜（
５ｎ）が遅延量によって通過利得に差が出たとき。

この通過利得の差を補正することができるという点であ
る。一般に遅延回路は遅延線を使用したものが使われる
が遅延量を大きくとると遅延線のもつ減衰量が無視でき
なくなる。従って、加算回路（８）にて遅延量の異なる
受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）の出力を合成したとき
受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）での減衰量が異なって
くるため１合成された受信信号のレベルが遅延量の与え
方で異なってくると℃・う不都合が生じる。本発明の実
施例第３図（ａ）、第３図（１））、第３図（Ｃ）、第
３図（ｄ）、第３図（ｅ）、第３図（ｆ）では本発明の
第一の特徴である。受信回路（４ａ）〜（４ｎ）と受信
遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）を通したゲインのバラツキ
を補正する動作を行なうときに、遅延時間制御回路（６
）により、受信遅延回路（５ａ）〜（５ｎ）の遅延量を
変えながら、遅延量の違いによる受信レベル値の差を主
制御回路（７）に記憶しておき、受信遅延回路（５ａ）
〜（５ｎ）に与える遅延量と対応させ”Ｃ受（ｉ回路（
４ａ）〜（４ｎ）のゲインを設定するような機能をゲイ
ン制御回路にもたせることによって。

受信遅延回路（５ａ）〜（５ｂ）に与える遅延量が任意
であっても、受信回路（４ａ）〜（４ｎ）と受信遅延回
路（５ａ）〜（５ｂ）を通したゲインが変化しないよう
にすることができた。ｉ、ｃお第３図（ｇ）に示す実施
例ではここに述べた本発明の第三の特徴に対する動作に
関しては第３財１（ｆ）と同　−である。

最後に不発、明の第四の特徴について説明する・超音波
探触子（１）は元来指回折性を持っており１俵数個の超
音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）を同時に励振したときに
生じろ超音波パルスの伝搬方向に対して。

超音波振動子（１ａ）〜（１ｎ）に対する励振パルスに
各々時間差を与えて超音波パルスの伝搬方向にある角度
を持たせたとき、この角度により超音波パルスの強度が
異なってくるといつ性質がある。超音波探触子（１）が
超音波を受信する場合も同様に、超音波パルスの入射し
て（る向きにより受信感１隻が異なって（る。従って、
遅延時間Ｗｔｌ）嶺）回路（６）によって、送信遅延回
路（３ａ）〜（６ｎ）の遅延量を変化させて、超音波探
触子（１）の作る超音波パルスの伝搬方向を変えて使用
する場合、超音波探触子（１）から等距離にある同一の
反射源から反射さＵｔできた受信信号であっても、その
反射源と超音波探触子（１）との角度が異なれば受信レ
ベル値が異なイ）ことになる。これでは受信レベル値の
大きさから反射源の大きさを知る目的にこの装置を使用
した場合不都合である。ところが本発明の実施例、第３
図（ａ）。

第３図（ｂ）、第３図（Ｃ）、第３図（ｄ）、第３図（
θ）、第３図（ｆ）において、第５図及び第６図に示す
校正試験片（３２）をこの装置に付加すればこの問題も
解決する。第５図に示すように超音波探触子（１）をこ
の校正試験片（５２）に接触媒質を介して置くと、送信
遅延回路（６ａ）〜（３ｎ）の遅延量を変えて超音波探
触子＋１１の作る超音波パルスの向きをどの向きに向け
ても校正試験片（６２）の円筒面に対し垂直に超音波パ
ルスが入射され、入射方向と同じ向きに超音波パルスが
反射していくため、この校正試験片（３２）は　−超音
波パルスの伝搬方向に無関係に同一の反射源を作ること
になる。従って、遅延時間制御回路（６）が設定する送
信遅延回路（６ａ）〜（３ｎ）に対する遅延量のパター
ンに対応して得られた受信レベル値をもとに受信回路（
４ａ）〜（４ｎ）のゲインの補正量を計算し、ゲイン制
御回路αＤによって受信回路（４ａ）〜（４ｎ）のゲイ
ンな制ｉ、：１するようにすることによって。

校正試験片（６２）から得られる受信信号の受信レベル
値が送信遅延［【ｊ１路（５ａ）〜（６ｎ）に与える遅
延量を変えて超音波パルスの伝１般方向をどの向きに変
えても一定になるようにすることができる。本実施例で
（゛４−校正試験片（５２）として第５図に示すものを
使用したか、第６１ν〈１に示すように、超音波探触子
（１１の作る超音波パ＋１スの校正試験片に入射する位
１４、からの駆込１［が等比１＼１１．となる位置に検
査時の目標反射σ東あるいは対比反射いとして例えば貫
通穴１■を一定のパターンで並べたような実使用状１源
により近い校正試１１倹片（３２）を使用し２ても効果
は同じである。又第３図（に）に示す実施例にふ八・で
も以上説明した効果を′Ｊ、全く同じである。

さて９以上述べた校正試験片（６２）において１反射源
の位１ｆ４．は本装置ｉ’ｆが検をしよ５どする検査対
象や倹奔目的により決定されなければならないことはい
うまでもなく、又必要に応じて反射源の位置を変えた校
正試験片を二４種類以」−使用し７．ｃければならない
す）合が有り：ｉ４）るのはもｔっろんのことであるが
９反射源の位置を変えた校正試験片を複数個用意すれば
、この発明の実施例第３図（旬のように距離振幅補正−
回路Ｃ２４を有する場合、この距離振幅補正回路Ｃ２４
）の補正曲線を校正することができる。

この場合は、前述したこの回路（財）の補正曲線の校正
方法とは異なり、あらかじめ正しい補正曲線が既知でな
くても校正できるという利点がある。例えばこれら複数
個の校正試験片（３２）の反射源の位置情報をあらかじ
め主制御回路（７）等に入力しておき、あらかじめ決め
られた順番でこれらの校正試験片（６２）を取り替えな
がら反射源の受信レベル値を検出してゆけば補正曲線を
得ることができるし。

反射源の位置を受信信号の受信された時刻から測定でき
る時間計測回路を有していれば校正試験片（６２辺反射
源の位置情報や取り替え順序をあらかじめ入力しておく
必要もない。また以上述べた効果は本発明の他の実施例
第３図（ａ）、第３図（ｂ）、第３図（Ｃ）、第３図（
ｄ）、第３図（ｅ）に距離振幅補正回路（２４１を設け
た場合も全く同様に得られる。

以上述べたように、この発明によれば前述ｌ−た従来の
超音波検査装置のもつ欠点がすべて解消し。

再現性と精度の良い超音波による自動検査装置を提供す
ることが可能となる。

なおこの発明の実施例としてアレイ状に超音波振動子を
配した探触子に例をとったが円形、放射状など他の形成
の探触子に対しても同じ効果をもつことは明らかである
。

また超音波振動子は送受一体として扱っているが送受を
別々とした分割型探触子でも同じように適用可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の超音波検査装置を示す図、
第３図はこの発明の一実施例を示す超音波検査装置の構
成を表わすブロック図、第４図はこの発明の一実施例に
おいて使用されるブロックとこのとき得られる受信波形
の図、第５図および第６図は校正試験片を示す図である
。図において。（１）は超音波探触子、（２）は送信回路、（３）は送
信遅延回路口４）は受信回路、（５）は受信遅延回路、
（６）は遅延時間制御回路、（７）は主制御回路、（８
）は加算回路。Ｈ＆家ゲート回路、　（１３は受信レベル検知回路、０
→は時間計測回路、　Ｑｌは判定回路、住ｅは出力回路
、αηはゲイン制御回路、ａυはゲート制御回路、α珍
は出力選択回路、　Ｃ７０）は入力切挨回路、　ｃ！ａ
は変形回路。翰は校正信号発生回路、Ｑ４）は距耶振幅補正回路。（至）はブロック、　（３２）は校正試験片である・な
お図中同一あるいは相当ＲＩＳ分には同一符号が付して
示しである。代理人大岩増雄

Claims

【特許請求の範囲】（１）平板上のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をアレイ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御する遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と、複数個の
超音波振動子をアレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時
間制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個
の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出力信号を加算
する加算回路と、前記加算回路によって加算された受信
信号をもとに時間ゲート回路により取り出した信号のレ
ベルを検知する受信レベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置において、
上記受信回路のゲインを制御するゲイン制御回路を付加
したことを特徴とする超音波検査装置、（２）平板状のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をアレイ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御する遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と　複数個の
超音波振動子をプレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時
間制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個
の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出力信号を加算
する加算回路と、前記加算回路によって加算された受信
信号をもとに時間ゲート回路により取り出した信号のレ
ベルを検知する受４Ｍレベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置において、
上記超音波探触子により接材された校正試験片と、上記
受信回路のゲインを制御するゲイン制御回路を有するこ
とを％−仏とする７Ｔ５音波検査装義。（３）平板上のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をアレ′イ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御する遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と、複数個の
超音波振動子をアレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時
間制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個
の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出力信号を加算
する加算回路と、前記加算回路によって加算された受４
Ｍ信号に対し距離による信号の減衰量を補正する距離振
幅補正回路と、前記距離振幅補正回路によって補正され
た受信信号を時間ゲート回路により取り出した信号のレ
ベルを検知する受信レベル検知回路と、前記受信レベル
検知回路の検知した信号を検査の判定に使用する判定回
路とを有する超音波検査装置において、上記距離振幅補
正回路の補正定数を制御する制御回路を付加したことを
特徴とす゛る超音波検査装置。（４）平板状のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をプレイ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御ずろ遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と、複数個の
超音波振動子をアレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増＋１’ｒＷする複数個の受信回路と、上
記遅延時間制御回路の出力により上記受信信号を遅延す
る複数個の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出力信
号を加算する加詩１回路と、前記加算回路によって加算
された受イ＝信号をもとに時間ゲート回路により取り出
した信号のレベルを検知する受信レベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置において、
上記受信遅延回路と上記加算回路の間に上記受信遅延回
路の出力する複数個の出力信号を任意に選択して上記加
算回路に出力する選択回路と、上記受信回路のゲインを
？！ＩＪ　１１するゲインを制御するゲイン制御回路と
を有することを特徴とする超音波検査装置。（５１平板状のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をプレイ状に配した超音波探触子と上記超音波振動
子の励振時刻を制御する遅延時間制御回路と、前記遅延
時間制御回路の出力により上記複数個の超音波振動子を
励振する複数個の送信回路と、″４１数個の超音波振動
子をアレイ状に配した超音波探触子が受波した受信信号
を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時間制御回路
の出力により上記受信信号を遅延する複数個の受信遅延
回路と、前記受信遅延回路の出力信号を加算する加算回
路と、前記加算回路によって加算された受信信号をもと
に時間ゲート回路により取り出した信号のレベルを検知
する受信レベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置において、
上記超音波探触子と上記受信回路との間に上記超音波探
触子が受波した複数個の受信信号を任意の組み合わせで
切り換えて上記受信回路に出力する切替回路と、上記受
信回路のゲインを制御するゲイン制御回路を有すること
を特徴とする超音波検査装置。（６）平板状のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子なアレイ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御する遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と、複数個の
超音波振動子をアレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時
間制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個
の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出力信号を加算
する加算回路と、前記加算回路によって加算された受信
信号をもとに時間ゲート回路により取り出した信号のレ
ベルを検知する受信レベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置において、
上記送信回路の出力を入力し、擬似受信信号を出力する
変形回路と、前記変形回路の出力および上記超音波振動
子が受波した受信信号を任意の組み台わせで切り換えて
上記受信回路に出力する切替回路と、上記受信回路のゲ
インを制御するゲイン制御回路を有ずろことを特徴とす
る超音波検査装置。（７）平板状のバッキング材の一面に拉舷（ｌｒｉｌの
超音波振動子をアレづ状に配ｌ−だ超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻をｔ！ｉ：Ｉ御する遅延時
間１ｂ１坏ｊ１回Ａ’ｉと、前記遅延時間制両回＋ｔＮ
ｉの出力により上記袂数１１ｊ’、ｌの超音波振動子を
励振する恒数個の送信回路と、複数個の超音波振動子を
アレイ状に配し７た超音波（ボ触子が受波した受信信号
を増幅する複軟イ：Ａ、：の受信回路と、上記遅延時間
制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個の
受信遅延回１・者と、前記受（ｉ遅延回路の出力信号を
加算する加算回路と、前記加算回路によって加算された
受信信刊をもとに時間ゲート回路により取り出した信号
θ）レベルを検知する受信ｌノベル検知回路と。前記受（８レベル検知回路の検知した信号を検査の判定
に使用する４′１１定回路とを有する超音波検査装置に
おいて１校正信号を発生する校正信号発生回路と、前記
校正信号および上記超音波探触子が受波した受信信号を
任意の組み合わせで切り換えて上記受信回路に出方する
切替回路と、上記受信回路のゲインを制御するゲイン制
御回路とを有することを特徴とする超音波検査装置。（８）平板状のバッキング材の一面に複数個の超音波振
動子をアレイ状に配した超音波探触子と。上記超音波振動子の励振時刻を制御する遅延時間制御回
路と、前記遅延時間制御回路の出力により上記複数個の
超音波振動子を励振する複数個の送信回路と、複数個の
超音波振動子をアレイ状に配した超音波探触子が受波し
た受信信号を増幅する複数個の受信回路と、上記遅延時
間制御回路の出力により上記受信信号を遅延する複数個
の受信遅延回路と、前記受信遅延回路の出方信号を加算
する加算回路と、前記加算回路によって加算された受信
信号をもとに時間ゲート回路により取り出しり信号のレ
ベルを検知する受信レベル検知回路と。前記受信レベル検知回路の検知した信号を検査の判定に
使用する判定回路とを有する超音波検査装置に３０いて
１校正信号を発生１゛る校正信号発生回路と、前記校正
信号および上記超音波探触子が受波した受信信号を任意
の組み合わせで切り換えて上記受信ｆｔ、、ｊＵｉｌ／
Ｓに出力する切替回路と、上記受信遅延回路と上記加算
回路の間に上記受信遅延回路の出力する性φｒｖ、＋ａ
＋の出方信号を任意に選択して上記加装１回路に出力す
る選択回路と、上記受信回路のゲインを制（ｌｌｌｌす
るゲイン制御回と１とを有することを％徴とする超音波
検査装置。