JPS60236062A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPS60236062A JPS60236062A JP59092454A JP9245484A JPS60236062A JP S60236062 A JPS60236062 A JP S60236062A JP 59092454 A JP59092454 A JP 59092454A JP 9245484 A JP9245484 A JP 9245484A JP S60236062 A JPS60236062 A JP S60236062A
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- vibrator
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はアレイI−リ探触子を用いh IK了ノ1(I
r)−〇の超音波探傷装置の「に良に関J’6゜〔発明
の技術的背甲と−tの間1−11)、1.4.1電子走
査型の超1イ波探傷装隨ヲ」、l+lλげ・Vルス反射
法では、複数個の超音波ビームを的純状、曲線状或いは
平面状に配列しlF−γレイQll探触rを用い、各振
動イを夫々HIIrrJさ0て励Jtrjl−1彼検体
中に形成される超音波ビームを11自り県中制御すると
共に名振動子で受信(7て得た超ii波受信信号を夫々
遅延させて加勢することVとより、被検体の所望領域内
から超音δν情報を選V〈的に収集し、被検体の探陽に
供するようにしたものである。
r)−〇の超音波探傷装置の「に良に関J’6゜〔発明
の技術的背甲と−tの間1−11)、1.4.1電子走
査型の超1イ波探傷装隨ヲ」、l+lλげ・Vルス反射
法では、複数個の超音波ビームを的純状、曲線状或いは
平面状に配列しlF−γレイQll探触rを用い、各振
動イを夫々HIIrrJさ0て励Jtrjl−1彼検体
中に形成される超音波ビームを11自り県中制御すると
共に名振動子で受信(7て得た超ii波受信信号を夫々
遅延させて加勢することVとより、被検体の所望領域内
から超音δν情報を選V〈的に収集し、被検体の探陽に
供するようにしたものである。
ここで、アレイ型探触子の送受面にアクリル、水等の接
触媒体を介して探傷する場合について第1図を参照して
説明する。即ち、アレイ1−リ探触子1の中央部から送
信される超音波主ビーム2に注目し、所望の集束点3(
距tlif17−z)から図中のように演算される仮想
集中点4(N[Ittz XC2/C+ )を中心とし
た円筒面5と各掘動子の距離差6に対応した時間差を各
振動子にtjえて夫々励振する。このように励振すると
各振動子からの超音波ビームは所望の集束点3に集束せ
ず、所謂集差を生じる。この集差は、接触媒体(距離t
I :音速CI)7と被検体(音速CI )Sの音速差
C1−C言が大きく、また、被検体8中の超音波集束距
離1.が、アレイ型探触子の開口寸法Aに比較して十分
大きくない場合に著しく生じるものである。
触媒体を介して探傷する場合について第1図を参照して
説明する。即ち、アレイ1−リ探触子1の中央部から送
信される超音波主ビーム2に注目し、所望の集束点3(
距tlif17−z)から図中のように演算される仮想
集中点4(N[Ittz XC2/C+ )を中心とし
た円筒面5と各掘動子の距離差6に対応した時間差を各
振動子にtjえて夫々励振する。このように励振すると
各振動子からの超音波ビームは所望の集束点3に集束せ
ず、所謂集差を生じる。この集差は、接触媒体(距離t
I :音速CI)7と被検体(音速CI )Sの音速差
C1−C言が大きく、また、被検体8中の超音波集束距
離1.が、アレイ型探触子の開口寸法Aに比較して十分
大きくない場合に著しく生じるものである。
従って上記接触媒体7を用いた探傷では各振動子に遅延
時間を与えて励振しても、十分な超音波集束が得られず
、よって良好な超音波探傷ケま行なえなかった。
時間を与えて励振しても、十分な超音波集束が得られず
、よって良好な超音波探傷ケま行なえなかった。
また、上述した電子走査型の超音波探傷装置では、名振
動子に対応させて送信器が必要である。また受信信号は
夫々送信時に対応して所定の時間だけ遅延させ波形加算
することが必要である。この場合、この受信信号の遅延
方式とし−(け、遅延線を組合わせたアナログ遅延方式
や、CCn素r−、アナログ/デジタル変換によるデジ
タル遅延方式等があるが、こJ+らの遅匂冒j式では上
記送信器の設置個数の必’&P1と相iって構成が複雑
であり、(gす処理が掬#(lであるという不具合があ
った。
動子に対応させて送信器が必要である。また受信信号は
夫々送信時に対応して所定の時間だけ遅延させ波形加算
することが必要である。この場合、この受信信号の遅延
方式とし−(け、遅延線を組合わせたアナログ遅延方式
や、CCn素r−、アナログ/デジタル変換によるデジ
タル遅延方式等があるが、こJ+らの遅匂冒j式では上
記送信器の設置個数の必’&P1と相iって構成が複雑
であり、(gす処理が掬#(lであるという不具合があ
った。
本発明は」−二記小情に基づいr−なさ!1にもので、
その目的とするところは、東i髪町び)ない−イ11″
t17シ集束を得、また、超音波送信器のtIIを少<
−1−るとともに、受イ8信りの〃々1しを簡素化゛す
ることがlli能な超音波探傷装置fIM供することに
ある。
その目的とするところは、東i髪町び)ない−イ11″
t17シ集束を得、また、超音波送信器のtIIを少<
−1−るとともに、受イ8信りの〃々1しを簡素化゛す
ることがlli能な超音波探傷装置fIM供することに
ある。
本発明による超t(岐If1%ツノ/I1.:を、11
、局Els本σ法等のように、アレイ型探触子と被険体
との間VC超音波接触媒体を介し7て探傷する−0に、
?’+ lb4動子の送信タイミングを、−1・h11
波神体表1〕記超音波接触媒体との超音波屈折色黒に基
づ^設定し、超音波送信時の超庁波集中人j、Iを、振
即1rの配列ピッチの整数部の1毎に」!+6 !II
I+−f配列ノブ向に移動させて電子走査゛I“るに際
し、14h己送信タイミングを規定する遅延時間を超音
波送信器だけにe ’zj: l/、受信時には、各振
動子からの受信信号を・同時廂詩゛するようにしたこと
を特徴としてい、6.。
、局Els本σ法等のように、アレイ型探触子と被険体
との間VC超音波接触媒体を介し7て探傷する−0に、
?’+ lb4動子の送信タイミングを、−1・h11
波神体表1〕記超音波接触媒体との超音波屈折色黒に基
づ^設定し、超音波送信時の超庁波集中人j、Iを、振
即1rの配列ピッチの整数部の1毎に」!+6 !II
I+−f配列ノブ向に移動させて電子走査゛I“るに際
し、14h己送信タイミングを規定する遅延時間を超音
波送信器だけにe ’zj: l/、受信時には、各振
動子からの受信信号を・同時廂詩゛するようにしたこと
を特徴としてい、6.。
」゛ノ下本)へ明に係る超音波探傷装置を、第2図に7
1<す一実施例に従い説明する。第2図においで、7&
:を枚数の振動子9から構成されたプレイQli接触子
である。10は各振動子9夫々に対応さJ+た?tf数
の超音波送信器で構成される送信器/IT+である。1
1は各撮動子9夫々からの受信信号を選定する市1子ス
イッチである。12は電子スイソゴIIを通過した受信
信号が取込まれる[りの受(H器で構成される受信器群
である。
1<す一実施例に従い説明する。第2図においで、7&
:を枚数の振動子9から構成されたプレイQli接触子
である。10は各振動子9夫々に対応さJ+た?tf数
の超音波送信器で構成される送信器/IT+である。1
1は各撮動子9夫々からの受信信号を選定する市1子ス
イッチである。12は電子スイソゴIIを通過した受信
信号が取込まれる[りの受(H器で構成される受信器群
である。
131、J、受イd器群12の夫々の受信器の出力を取
iへみ、それらを加勢する加算器である。
iへみ、それらを加勢する加算器である。
14を1送信器群10I7)名送信器に送信遅延時間(
it ’−i(+:4え、受信器群I2の各受信器に上
記1’i 1j4 ijd 4+l;時間信号に同期し
た受信遅延時間信号を・l)える% 4Q□時間設定器
である。15はデータ+j寸In、:器16からの18
号に基づき、遅延時間設定5− 器14、電子スイッチ1ノおよび加η器t ’tへ制御
信号を与えると共に信月処j’ql器17と11)号の
入出力を行なうコンピュータである。t: Ii+::
ニおいてデータ設定器161J伯号処理器17Q)f
−夕読取りを制御する(M )j’c jR> ’zi
、(するものである。18は、信号処理器17の出力を
六小−fる画像表示器であり、この画1ψ六/1〈器7
s C,(1られた信号は信号処理器I7に人力され
る。
it ’−i(+:4え、受信器群I2の各受信器に上
記1’i 1j4 ijd 4+l;時間信号に同期し
た受信遅延時間信号を・l)える% 4Q□時間設定器
である。15はデータ+j寸In、:器16からの18
号に基づき、遅延時間設定5− 器14、電子スイッチ1ノおよび加η器t ’tへ制御
信号を与えると共に信月処j’ql器17と11)号の
入出力を行なうコンピュータである。t: Ii+::
ニおいてデータ設定器161J伯号処理器17Q)f
−夕読取りを制御する(M )j’c jR> ’zi
、(するものである。18は、信号処理器17の出力を
六小−fる画像表示器であり、この画1ψ六/1〈器7
s C,(1られた信号は信号処理器I7に人力され
る。
次に上記構成の詳却1について第2図:L’ 、hび第
を受けることにより対応する振動子9に励掘月1単発波
を与えるものである。遅延時間設定器14は、コンピー
タノ5からの遅延時間7°−タを受取り、内部のレゾス
ターに7リセ、ト叶能としており、さらに所定のレジス
ターのr−タデリセットが終了すると遅延時間設定z4
itの内部発振器が作動しゾリセ、トされた値に応じて
送信器群10ヘノ9ルス信号を送(+Tするもの6− である。
を受けることにより対応する振動子9に励掘月1単発波
を与えるものである。遅延時間設定器14は、コンピー
タノ5からの遅延時間7°−タを受取り、内部のレゾス
ターに7リセ、ト叶能としており、さらに所定のレジス
ターのr−タデリセットが終了すると遅延時間設定z4
itの内部発振器が作動しゾリセ、トされた値に応じて
送信器群10ヘノ9ルス信号を送(+Tするもの6− である。
なお、遅延時間設定器14内のレジスターの選定は、電
子スイッチ1ノのセットと加算器13の加算信号の選定
と信号処理器17への選定された振動子群データの送信
とをコンピュータ15より出力されるものである。
子スイッチ1ノのセットと加算器13の加算信号の選定
と信号処理器17への選定された振動子群データの送信
とをコンピュータ15より出力されるものである。
次に、電子スイッチ11で選定された振動子群9からの
受信信号群は夫々受信機群12で増幅された後、加算器
13に入力されこの加算器13内でアナログ加算される
。ここで加算器13は人力された受信信号を非遅延加算
又は遅延加算するもであり、この加算受信信号は加算器
I3が内蔵する減衰器及び増幅器によって適正信号レベ
ルにまで調整した後信号処理器17に入力される。
受信信号群は夫々受信機群12で増幅された後、加算器
13に入力されこの加算器13内でアナログ加算される
。ここで加算器13は人力された受信信号を非遅延加算
又は遅延加算するもであり、この加算受信信号は加算器
I3が内蔵する減衰器及び増幅器によって適正信号レベ
ルにまで調整した後信号処理器17に入力される。
信号処理器17に入力された加算受信信号は、信号処[
11!器!7内で検波された後、任意に設定できる信号
処理器17内のディスクリレベルによってCRT (陰
極線管)を有した画像表示器18への輝度変調用信号を
生成する。この輝度変調用信号は、所定の信号レベルを
100俤とすれば、100%以上、100〜50チ、5
0%〜20チ、20%以下の各段階に対して階駐・1を
持った信号出力であり、もちろん超1’を波のに’11
離減衰特性を考慮した輝度変調用411 ’jとなって
いる。また、信号処理器17け、コンビ、−タJ5から
の選定された振動子群のデータと超i″1波集束位置の
データを受り、面白ψ衣示器18への画像掃引速度りを
作成して出力する。3Nらに、画像表示器18からは後
述rるカーソル11°l醒111号を受け、画像掃引速
度との対応から、カーソル位置を超音波ビーム伝播距離
長さに換NL’Cコンピュータへ出力する。々」、・±
六:、1?!弓処理器17は、画f象衣が器I 8から
、1曲1象宍21り月17L査線群を選択したデータ出
力(r受+j、AスI −ゾ衣示群を選定し、これらの
Aス:7− f表小用の波形信号群を画像表示器114
へ出力17ている。
11!器!7内で検波された後、任意に設定できる信号
処理器17内のディスクリレベルによってCRT (陰
極線管)を有した画像表示器18への輝度変調用信号を
生成する。この輝度変調用信号は、所定の信号レベルを
100俤とすれば、100%以上、100〜50チ、5
0%〜20チ、20%以下の各段階に対して階駐・1を
持った信号出力であり、もちろん超1’を波のに’11
離減衰特性を考慮した輝度変調用411 ’jとなって
いる。また、信号処理器17け、コンビ、−タJ5から
の選定された振動子群のデータと超i″1波集束位置の
データを受り、面白ψ衣示器18への画像掃引速度りを
作成して出力する。3Nらに、画像表示器18からは後
述rるカーソル11°l醒111号を受け、画像掃引速
度との対応から、カーソル位置を超音波ビーム伝播距離
長さに換NL’Cコンピュータへ出力する。々」、・±
六:、1?!弓処理器17は、画f象衣が器I 8から
、1曲1象宍21り月17L査線群を選択したデータ出
力(r受+j、AスI −ゾ衣示群を選定し、これらの
Aス:7− f表小用の波形信号群を画像表示器114
へ出力17ている。
画像表示a 1 B &1 sll述り、# 、t:
’) K CRT yl alofv!掃引上の任意に
移動設定可能なカーソルと^スフ−1表示用のyIl査
線群の選シ1“カーソル31一台−表示するとともに、
これらのカーソル位置信号を信号処理器17へ出力して
いる。また、信号処理17から画像表示用の掃引信号と
輝度変調信号を受け、被探傷材のBスコープ像(断面画
像)を表示するとともに、Aスフ−1表示の波形信号群
を受け、Aスフ−1表示をCRTに行う。
’) K CRT yl alofv!掃引上の任意に
移動設定可能なカーソルと^スフ−1表示用のyIl査
線群の選シ1“カーソル31一台−表示するとともに、
これらのカーソル位置信号を信号処理器17へ出力して
いる。また、信号処理17から画像表示用の掃引信号と
輝度変調信号を受け、被探傷材のBスコープ像(断面画
像)を表示するとともに、Aスフ−1表示の波形信号群
を受け、Aスフ−1表示をCRTに行う。
次にデータ設定器16は、例えば第4図に示すようにデ
ジタルスイッチ19等によシ、外部から電子走査の設定
に必要な、超音波接触媒体での音速CIと、被検体での
音速C2と、アレイ型探触子1の振動子配列ピッチPと
送受信時の振動子9の組合せの数と、電子走査線のピッ
チとをデコーダ20およびインポート21を介してデー
タパスラインによりコンピュータ15へ与えるものであ
る。コンピュータ15は、これらの数値データと、前記
した信号処理器17からのカーソル位置に対応した超音
波伝播距離によって超音波接触媒体長さと被検体中の超
音波集束距離とを用いて、所定の各振動子に設定すべき
遅延時間を演算する。また、コンビュ、−9− タ15は、1g号処理器I7から出JJさtする曲白ψ
掃引用信号に同期してタイミング(rt ’j ’K
4g ’3 姐理器17から受け、このコンピュータI
5p411(あらかじめ設足場ねたプログラム&(’
Irtい次回に走査すべき振動子群の絹合せを選定し7
てJ!′1ヘク11一時間設定器14、電子スイ、fl
I、加’pE l:; t 3および信号処理器I7
へ出力すイ、ものである。
ジタルスイッチ19等によシ、外部から電子走査の設定
に必要な、超音波接触媒体での音速CIと、被検体での
音速C2と、アレイ型探触子1の振動子配列ピッチPと
送受信時の振動子9の組合せの数と、電子走査線のピッ
チとをデコーダ20およびインポート21を介してデー
タパスラインによりコンピュータ15へ与えるものであ
る。コンピュータ15は、これらの数値データと、前記
した信号処理器17からのカーソル位置に対応した超音
波伝播距離によって超音波接触媒体長さと被検体中の超
音波集束距離とを用いて、所定の各振動子に設定すべき
遅延時間を演算する。また、コンビュ、−9− タ15は、1g号処理器I7から出JJさtする曲白ψ
掃引用信号に同期してタイミング(rt ’j ’K
4g ’3 姐理器17から受け、このコンピュータI
5p411(あらかじめ設足場ねたプログラム&(’
Irtい次回に走査すべき振動子群の絹合せを選定し7
てJ!′1ヘク11一時間設定器14、電子スイ、fl
I、加’pE l:; t 3および信号処理器I7
へ出力すイ、ものである。
次に本実施例の作用(探傷力θ、)を列挙(7−(順に
説明する。
説明する。
第1の方法は、第4図に21:すようVこ、γし・イ型
探触子1の選定式れた振動子群によイ、探M’l’ f
開口寸法人の中央点Pから距離a−(ある揚動−r9に
与える遅延時間ΔT1は次のように定められ。
探触子1の選定式れた振動子群によイ、探M’l’ f
開口寸法人の中央点Pから距離a−(ある揚動−r9に
与える遅延時間ΔT1は次のように定められ。
る。ここでアレイ型探触子1と徘検体8とが角度θで傾
いて設定さねているとする。この場自には、超音波接触
媒体7の音速C,と被検体8の音速C意とから下記式(
1) −CyHeさJするスネル・の法則によって被検
体8への超音波ビーム屈折角ψが容易にめられる。さら
に中央点Pからの超音波ビームが超音波接触IN体7中
をM+1離1110− だけ伝播し、被検体8中を集束点31で距離t1だけ伝
播することを知り、下記式(2)で決定される。
いて設定さねているとする。この場自には、超音波接触
媒体7の音速C,と被検体8の音速C意とから下記式(
1) −CyHeさJするスネル・の法則によって被検
体8への超音波ビーム屈折角ψが容易にめられる。さら
に中央点Pからの超音波ビームが超音波接触IN体7中
をM+1離1110− だけ伝播し、被検体8中を集束点31で距離t1だけ伝
播することを知り、下記式(2)で決定される。
J−θ/自 −8石ψ/C! ・・・(1)ΔT、 =
(+ (84−blcos)2+(tI −blsl
nθ)2)/CI(1+ /自+t@/CZ) ・・・
(2)ここで、b、は第4図に示されるように、I11
位置の1λ!動子からの超音波ビームと中央点Pからの
超音波ビームとが被検体8の表面上でなす距離であり、
スネルの法則により下記(3)でめられる。
(+ (84−blcos)2+(tI −blsl
nθ)2)/CI(1+ /自+t@/CZ) ・・・
(2)ここで、b、は第4図に示されるように、I11
位置の1λ!動子からの超音波ビームと中央点Pからの
超音波ビームとが被検体8の表面上でなす距離であり、
スネルの法則により下記(3)でめられる。
(t1slnθ十al(XISθ−+) l )/ (
〆(aI−1)ICO8θ)2+(tI−b l5in
θ)2×c1)ここで、blは式(3)で陰関数となっ
ており、一般に、閉じた形ではめることは困難である。
〆(aI−1)ICO8θ)2+(tI−b l5in
θ)2×c1)ここで、blは式(3)で陰関数となっ
ており、一般に、閉じた形ではめることは困難である。
この第1の方法でを、1、式(3)を変形し、’t’V
式(4)のように表わし、(4)式のルート内に7バさ
J+るb を、式(5)のbl車で近似的に〜えている
。即ち、第5図に示すように仮想集中虚4’f−岐検1
1・Hの表面から距離1 * X C* ICll1r
’it?c時前N+: (17$1a1の振動子9か
らの超音波ビームが被検体80表面−Fで中央点Pから
の超音波ビームとなす距離であり、 b *= a −14C2/(1+ C1+lI C2
)cmθ −(5)1 従って式(4)と式(5)とからblが下記式(6)か
ら容易に決定され、式(2)から遅延時間Δ′r1力中
ら7しる。
式(4)のように表わし、(4)式のルート内に7バさ
J+るb を、式(5)のbl車で近似的に〜えている
。即ち、第5図に示すように仮想集中虚4’f−岐検1
1・Hの表面から距離1 * X C* ICll1r
’it?c時前N+: (17$1a1の振動子9か
らの超音波ビームが被検体80表面−Fで中央点Pから
の超音波ビームとなす距離であり、 b *= a −14C2/(1+ C1+lI C2
)cmθ −(5)1 従って式(4)と式(5)とからblが下記式(6)か
ら容易に決定され、式(2)から遅延時間Δ′r1力中
ら7しる。
・・・(6)
一方、アレイ型探触子1が被検体8と平行に配置された
場合には簡略となシ、夫々(2)1式および(6)1式
で示される。
場合には簡略となシ、夫々(2)1式および(6)1式
で示される。
ΔT17 /(aH−bρ2+t+ 2/cI vbl
2+t2’/Cz−(4/cI +に/Cs)・・・
(2)′ あっても式(2) 、 (3)を用いて厳密にめた値の
1チ以1の精度で一致し、従来式(5)と式(2)から
めた遅延時間ΔT1の値が厳密値と10%以上の誤差を
生じていたのに較べ、極めて高精度となる。
2+t2’/Cz−(4/cI +に/Cs)・・・
(2)′ あっても式(2) 、 (3)を用いて厳密にめた値の
1チ以1の精度で一致し、従来式(5)と式(2)から
めた遅延時間ΔT1の値が厳密値と10%以上の誤差を
生じていたのに較べ、極めて高精度となる。
13−
以上述べたように、本例で(」、r−タfly) 5i
4器16からの出力に基づき容易にMIn波ピームル(
折角ψがめらJl、この超音波屈折角ψにより遅延時間
ΔT、(送信タイミング)が設定されるので、所望の位
置に超音波集中がなされ、良好な探傷画像(Aスコープ
、Bスコープ)が114られる。
4器16からの出力に基づき容易にMIn波ピームル(
折角ψがめらJl、この超音波屈折角ψにより遅延時間
ΔT、(送信タイミング)が設定されるので、所望の位
置に超音波集中がなされ、良好な探傷画像(Aスコープ
、Bスコープ)が114られる。
次に、本実施例における第2の方法である電子走査方向
へ超音波集束点を振動子配列ピッチのN7M(N、Md
整数、N≦(M/2))だけ移動させて電子走査する場
合の作用例をd9明する。即ち、第6図(a)に示すよ
うに、所定の振動子の組合せを同一としfCまま、超音
波主ビーム2が、被検体8の所定の集束深を位W l
mで振動子ピッチPのN7Mだけ移動する。1−うに遅
延時間ΔT、を設定するものであり、式(6) を左目
、(6)′によって与えられるalに超音波集束点の移
動数PX(N7M)だけ加算、或いは減衰した値を用い
てb[を演算し、式(2)または(2)′から存延時間
ΔT1が得られる。第6図(b)には振動子ピッチPの
14− 1/3だけ超音波集束点を左右に移動させた例を示した
が、振動子の組合せAI とA!とAIとで夫々・印、
○印およびX印で示されるように超音波集束点が移動さ
れ、超音波の走査線密度が振動子♂ッチPの3倍となる
ことが認められる。なお、第6図(、) (b)は簡単
のために超音波接触媒体を有さない場合について示した
ものであるが、もちろん、第1の方法の如く超音波接触
媒体7を用いた場合にも適用できる。
へ超音波集束点を振動子配列ピッチのN7M(N、Md
整数、N≦(M/2))だけ移動させて電子走査する場
合の作用例をd9明する。即ち、第6図(a)に示すよ
うに、所定の振動子の組合せを同一としfCまま、超音
波主ビーム2が、被検体8の所定の集束深を位W l
mで振動子ピッチPのN7Mだけ移動する。1−うに遅
延時間ΔT、を設定するものであり、式(6) を左目
、(6)′によって与えられるalに超音波集束点の移
動数PX(N7M)だけ加算、或いは減衰した値を用い
てb[を演算し、式(2)または(2)′から存延時間
ΔT1が得られる。第6図(b)には振動子ピッチPの
14− 1/3だけ超音波集束点を左右に移動させた例を示した
が、振動子の組合せAI とA!とAIとで夫々・印、
○印およびX印で示されるように超音波集束点が移動さ
れ、超音波の走査線密度が振動子♂ッチPの3倍となる
ことが認められる。なお、第6図(、) (b)は簡単
のために超音波接触媒体を有さない場合について示した
ものであるが、もちろん、第1の方法の如く超音波接触
媒体7を用いた場合にも適用できる。
第7図は上述した方法によって、電子走査する例を示し
たものである。即ち、超音波主ビーム2を第7図中の一
点鎖線のSノ方向へ傾は電子走査22した後、次に実線
S2方向へ傾け、電子走査し、さらに破線S3方向に傾
けて電子走査している。このように電子走査毎に超音波
主ビーム2の傾き方向を変更することによシ、−回の電
子走査時には、第8図に示すように被検体8への超音波
屈折角が特定化されるため、被検体8内部の欠陥23の
傾き角に応じた超音波反射を生じる。したがって特定化
された超音波屈折角に応じた超音波探傷id+i像が得
ら71、傾斜欠陥に対するf−11断も容易となる。
たものである。即ち、超音波主ビーム2を第7図中の一
点鎖線のSノ方向へ傾は電子走査22した後、次に実線
S2方向へ傾け、電子走査し、さらに破線S3方向に傾
けて電子走査している。このように電子走査毎に超音波
主ビーム2の傾き方向を変更することによシ、−回の電
子走査時には、第8図に示すように被検体8への超音波
屈折角が特定化されるため、被検体8内部の欠陥23の
傾き角に応じた超音波反射を生じる。したがって特定化
された超音波屈折角に応じた超音波探傷id+i像が得
ら71、傾斜欠陥に対するf−11断も容易となる。
上記においては、第1の方法と第2の方法とを併用して
行う場合、また個別に行なう場合とがあり随時選定でき
るものである。
行う場合、また個別に行なう場合とがあり随時選定でき
るものである。
次に本実施例の第3の力rJ:、である超音波送信時に
超音波ビームの集中と集束点の移411ノとを行い、受
信時には超昌波ビームを平行ビームとして、すなわち各
撮動:f間での11Y帆時間をりえずムの送信および受
信時の様相を図軍したものである。第8図において超音
波送波ビーム24fJ遅延時間のfli制御により集束
さ1t−C欠陥23に入射されるが、反射された超餡θ
シビームt、I欠陥の反射指向性に従う。したがって、
本)Jメツ、に工れば超音波集束さJlたdf(音波ビ
ームの領IJ1.かC)の反射エコーを適格の−J13
触子で受波すると同時の効果を生じる。これにより通′
畠の一探触r−による超音波の送fi jflび受信に
比較し本ノJθくによれげ集束精度が従来より高いため
方位分解能が格段に向上するものである。第9図は、人
工的な横穴の欠陥23を探傷しアレイ型探触子を用い送
信と受信を超音波集束させた場合、送信だけ超音波集束
させ、受信は集束させない場合、送信と受信をともに集
束させない場合の超音波受信波形を示したものである。
超音波ビームの集中と集束点の移411ノとを行い、受
信時には超昌波ビームを平行ビームとして、すなわち各
撮動:f間での11Y帆時間をりえずムの送信および受
信時の様相を図軍したものである。第8図において超音
波送波ビーム24fJ遅延時間のfli制御により集束
さ1t−C欠陥23に入射されるが、反射された超餡θ
シビームt、I欠陥の反射指向性に従う。したがって、
本)Jメツ、に工れば超音波集束さJlたdf(音波ビ
ームの領IJ1.かC)の反射エコーを適格の−J13
触子で受波すると同時の効果を生じる。これにより通′
畠の一探触r−による超音波の送fi jflび受信に
比較し本ノJθくによれげ集束精度が従来より高いため
方位分解能が格段に向上するものである。第9図は、人
工的な横穴の欠陥23を探傷しアレイ型探触子を用い送
信と受信を超音波集束させた場合、送信だけ超音波集束
させ、受信は集束させない場合、送信と受信をともに集
束させない場合の超音波受信波形を示したものである。
この第9図からも超音波集束が送信時だけ行なわれても
十分な探傷性能があることが認められる。なお第9図は
超音波媒体を介さない時の例であシ、第9図(a)は探
傷の様相を示しており、第9図(b)においてElは送
(8時及び受信時共に超音波集束でない場合の欠陥23
(A)の反射エコーのAクコ−1表示であり、Elは送
信時には超音波集束で受信時には超音波集束がない場合
の欠陥2.9(A)の反射エコーのAスコー7″表示で
あり、E3は送信、受信時共に超音波集束の場合の欠陥
23(A)の反射エコーのAクコ−1表示である。
十分な探傷性能があることが認められる。なお第9図は
超音波媒体を介さない時の例であシ、第9図(a)は探
傷の様相を示しており、第9図(b)においてElは送
(8時及び受信時共に超音波集束でない場合の欠陥23
(A)の反射エコーのAクコ−1表示であり、Elは送
信時には超音波集束で受信時には超音波集束がない場合
の欠陥2.9(A)の反射エコーのAスコー7″表示で
あり、E3は送信、受信時共に超音波集束の場合の欠陥
23(A)の反射エコーのAクコ−1表示である。
第9図(−) (b)に示される如く、超音波接触媒体
を用いた場合でも同様な効果が得られることは17− 明らかである。よって、アナログ(a ′r!Jの11
≠帆加算を行なう複雑な構成が省略できる。に制のおい
ては、第1、第2、第3の方法を併用り、てhなう場合
、また個別に行なう場合とがあり随時選定できるもので
ある。
を用いた場合でも同様な効果が得られることは17− 明らかである。よって、アナログ(a ′r!Jの11
≠帆加算を行なう複雑な構成が省略できる。に制のおい
ては、第1、第2、第3の方法を併用り、てhなう場合
、また個別に行なう場合とがあり随時選定できるもので
ある。
本実施例は以下のダ11挙した如く変形(7て実施して
もよい。即ち、 ■ 本実施例では、被検体8の表面とアレイ型探触子1
の振動配列方向と直行E7た方向が平行に配置された場
合を示したが、も1〕ろん第1()図に示すように傾け
て配置ff してもよい。
もよい。即ち、 ■ 本実施例では、被検体8の表面とアレイ型探触子1
の振動配列方向と直行E7た方向が平行に配置された場
合を示したが、も1〕ろん第1()図に示すように傾け
て配置ff してもよい。
■ 本実施例では送信用振動子群と受伯用据動子群を同
一としたが、受信月1振動子群と送信用振動子群とを異
ならせて実施してもよい。この場合には第11図(a)
に示すように受信用4ki !l!+子群を固定し、送
信用Di動子群だけを′1攬子ル査22させ、第11図
(11)に小すように送波用4に* Ik14子群を固
定し、受波用」辰動子群だ+jを′酊r−ノl:査22
させたりすることが+r丁能となる。し友がって、従来
、タンガム探1易法を本’t! hiIN VC上りり
!18− に精度よく実現できるものである。
一としたが、受信月1振動子群と送信用振動子群とを異
ならせて実施してもよい。この場合には第11図(a)
に示すように受信用4ki !l!+子群を固定し、送
信用Di動子群だけを′1攬子ル査22させ、第11図
(11)に小すように送波用4に* Ik14子群を固
定し、受波用」辰動子群だ+jを′酊r−ノl:査22
させたりすることが+r丁能となる。し友がって、従来
、タンガム探1易法を本’t! hiIN VC上りり
!18− に精度よく実現できるものである。
(3) 送信用振動子群の遅延時間をプログラム的に順
次変更し、所謂セクタ走査(扇形走査)方式で超音波ビ
ームを送信することもできる。なお、上記■の場合には
、例えばCRT上のBスコーゾ衣示は、第12図に示す
ように受信用振動子群3、ツと送信用振動子群34の主
ビーム間の距離1〕と、遅延時間制御による送波ビーム
設定角度αと、アレイ型探触子と、被検体との距離ts
を知ることにより、受信信号のビーム伝播時間■、を用
い下記式(7)によって画像掃引信号Tを作成すれをj
”よい。
次変更し、所謂セクタ走査(扇形走査)方式で超音波ビ
ームを送信することもできる。なお、上記■の場合には
、例えばCRT上のBスコーゾ衣示は、第12図に示す
ように受信用振動子群3、ツと送信用振動子群34の主
ビーム間の距離1〕と、遅延時間制御による送波ビーム
設定角度αと、アレイ型探触子と、被検体との距離ts
を知ることにより、受信信号のビーム伝播時間■、を用
い下記式(7)によって画像掃引信号Tを作成すれをj
”よい。
但しc、’(c2 ・・・(7)
ここ〒、C2’+C2は夫々被検体への超音波ビーム送
イ1時および受信時の音速であシ、L −んC!=C2
′の場合より簡略化された式となることは明らかである
。
イ1時および受信時の音速であシ、L −んC!=C2
′の場合より簡略化された式となることは明らかである
。
上記式(″)によ・て・+r!+i像掃り1イ阿号1は
7−E2”乙となり、ビーム伝播時間りに応じて作成す
ればよい。さらに画像掃引(M号Tから超音波に°−ム
集束のための遅延時間を演算するためにt、t 7i+
Mピした画像掃引1.xのカーソルからl’ m:式
に、L: ツーC1t、およびt2をめ式(2) −4
h−r、J一式(2)′を月1いJlばよい。
7−E2”乙となり、ビーム伝播時間りに応じて作成す
ればよい。さらに画像掃引(M号Tから超音波に°−ム
集束のための遅延時間を演算するためにt、t 7i+
Mピした画像掃引1.xのカーソルからl’ m:式
に、L: ツーC1t、およびt2をめ式(2) −4
h−r、J一式(2)′を月1いJlばよい。
なお、t3は送悄用振動子/+Fと受信用振動子群を十
分近づけて被検体の異面からのl’j−mJ JLココ
−検出することにより、容易にcrtTtile像りの
カーソルを設定してめらハる。また、送信時と受信時の
被検体中の1[を速C2’ + C* V′、i、送波
ビーム設定角度αからスネルの法則により−(超音波ビ
ームのモード(縦波、横波、表面波ギト)を選定するこ
とによって決定できる。なお、送信ビーム設定角度αに
よっては、被検体に1M A&の超音波モードが生じる
が、送波ビームnu >i:角度αが定′まれは被検体
中への屈折角βは超音波モードによって定まるため、超
音波エコーがいずれの送信時の超音波モードによってい
るものであるかは、第12図に示した幾何学的関係から
容易に判定できる。なおまた、送波ビーム設定角をαと
して場合には、各振動子の遅延時間設定は式(2)又は
式(2)′の値に、前記設定角に対応した部延時間が付
加される。例えばai位置の振動子については141d
llθ/ Csの遅延時間が加算さJするものであるこ
とは言うまでもない。
分近づけて被検体の異面からのl’j−mJ JLココ
−検出することにより、容易にcrtTtile像りの
カーソルを設定してめらハる。また、送信時と受信時の
被検体中の1[を速C2’ + C* V′、i、送波
ビーム設定角度αからスネルの法則により−(超音波ビ
ームのモード(縦波、横波、表面波ギト)を選定するこ
とによって決定できる。なお、送信ビーム設定角度αに
よっては、被検体に1M A&の超音波モードが生じる
が、送波ビームnu >i:角度αが定′まれは被検体
中への屈折角βは超音波モードによって定まるため、超
音波エコーがいずれの送信時の超音波モードによってい
るものであるかは、第12図に示した幾何学的関係から
容易に判定できる。なおまた、送波ビーム設定角をαと
して場合には、各振動子の遅延時間設定は式(2)又は
式(2)′の値に、前記設定角に対応した部延時間が付
加される。例えばai位置の振動子については141d
llθ/ Csの遅延時間が加算さJするものであるこ
とは言うまでもない。
土H【:方式以外に本発明ではその要旨を逸脱しない範
囲で欅々変形して実施できるものである。
囲で欅々変形して実施できるものである。
以上述べたように本発明によれば、以下の如くの効果を
奏する超音波探傷装置が提供できる。
奏する超音波探傷装置が提供できる。
即ち、超音波ビームの集束が高精度に実施できる。−ま
た、「モ意の超音波ビーム集束距離で超音波ビームを電
子操作方向に微小に移動できるため、少い超音波振動数
で高い電子走査密度を得ることが可能となり探傷分解能
が向上する。
た、「モ意の超音波ビーム集束距離で超音波ビームを電
子操作方向に微小に移動できるため、少い超音波振動数
で高い電子走査密度を得ることが可能となり探傷分解能
が向上する。
21−
さらに、超音波ビームを送48する時だけ各振動子の励
振時点に遅延時間を持たせ、受信時には各振動子間に遅
延時間を持た亡ないため、アナログ信号の遅延加算とい
う複雑4回路が不要となる他、装置の小型化が可能とな
る。さらに、受信信号の遅延加算を行なわず平行ビーム
として受信するため、受信時も集束を行うに比べ、広範
囲の領域を見逃しなく探傷できる。
振時点に遅延時間を持たせ、受信時には各振動子間に遅
延時間を持た亡ないため、アナログ信号の遅延加算とい
う複雑4回路が不要となる他、装置の小型化が可能とな
る。さらに、受信信号の遅延加算を行なわず平行ビーム
として受信するため、受信時も集束を行うに比べ、広範
囲の領域を見逃しなく探傷できる。
第1図は従来の超音波集束における集差を説明する図、
第2図は本発明に係る超音波探傷装置の一実施例を示す
プロ、り図、第3図は第2図におけるデータ設定器の一
例を示す図、第4図は本実施例の超音波集束を説明する
図、第5図は本実施例の超音波集束のためのd[算方式
を説明する図、第6図は本実施例の超音波集束点の移動
を説明する図、第7図は本実施例の方法によって電子走
査を行う例を説明する図、第8図は本実施例の送信時の
集束と受信時の集束無しによる効果を説明する図、第9
図は本実施例22− の超音波集束の効果を説明する図、第10図及び第11
図は夫々本発明の他の実施例を説明する図、第12図は
第11図における適用法を説明する図である。 1・・・アレイ型探触子、10・・・送信器群、1ノ・
・・電子スイッチ、I2・・・受信器群、13・・・加
算器、14・・・遅妙時間設定器、15・・・コンピュ
ータ、16・・・データ設定器、I7・・・信号処理器
、18・・・画像表示器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 21 第4図 、−1A −へ−/ −−−、///h、〜1、・i I P7 7〜 ・ ・°“、′ぐ’−!扇;が J 、/ /////。 7′/ 8〜 //!2・7−/ //−/ L”f’25図 第7図 z3 第8図 (a) (b) ン3 23 第9図 (a)
第2図は本発明に係る超音波探傷装置の一実施例を示す
プロ、り図、第3図は第2図におけるデータ設定器の一
例を示す図、第4図は本実施例の超音波集束を説明する
図、第5図は本実施例の超音波集束のためのd[算方式
を説明する図、第6図は本実施例の超音波集束点の移動
を説明する図、第7図は本実施例の方法によって電子走
査を行う例を説明する図、第8図は本実施例の送信時の
集束と受信時の集束無しによる効果を説明する図、第9
図は本実施例22− の超音波集束の効果を説明する図、第10図及び第11
図は夫々本発明の他の実施例を説明する図、第12図は
第11図における適用法を説明する図である。 1・・・アレイ型探触子、10・・・送信器群、1ノ・
・・電子スイッチ、I2・・・受信器群、13・・・加
算器、14・・・遅妙時間設定器、15・・・コンピュ
ータ、16・・・データ設定器、I7・・・信号処理器
、18・・・画像表示器。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 21 第4図 、−1A −へ−/ −−−、///h、〜1、・i I P7 7〜 ・ ・°“、′ぐ’−!扇;が J 、/ /////。 7′/ 8〜 //!2・7−/ //−/ L”f’25図 第7図 z3 第8図 (a) (b) ン3 23 第9図 (a)
Claims (1)
- 被検体との間に超音波接触媒体を配置したアレイ型探触
子を用いて電子走査する超音波探傷装置において、送信
時には、上記被検体と上記超音波接触媒体との超音波屈
折角度を算定して上記アレイ型探触子の各振動子の送信
タイミングを設定することにより上記被検体の所望の領
域(・C超音波集束を生じせしめ、上記アレイ型探触子
の振動子配列方向に振動子配列ピッチPの1/N(Nは
整数)だけ集束位置をずらせる毎に走置し、上記振動子
配列ピッチPのAを越えない範囲まで集束位置を順次移
動させ、受信時には、上記各振動子からの受信信号を遅
延させることなく加算するように構成したことを特徴と
する超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59092454A JPS60236062A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59092454A JPS60236062A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60236062A true JPS60236062A (ja) | 1985-11-22 |
Family
ID=14054835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59092454A Pending JPS60236062A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60236062A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008139123A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置および方法 |
| CN113777165A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于合成孔径动态聚焦的r区构件缺陷与应力超声检测方法 |
-
1984
- 1984-05-09 JP JP59092454A patent/JPS60236062A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008139123A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置および方法 |
| CN113777165A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于合成孔径动态聚焦的r区构件缺陷与应力超声检测方法 |
| CN113777165B (zh) * | 2021-09-06 | 2022-06-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于合成孔径动态聚焦的r区构件缺陷与应力超声检测方法 |
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