JPS61266907A - 表面状態検出装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波を使用して被検体の表面状態、特に凸部
又は凹部（以下、凹凸部という）を検出する装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、一般に被検体の表面状態は目視検査に依っていた
。しかしながら、昨今、被検体特に綱材において、内部
に発生する水素誘起割れが表面近傍に発生した場合に生
ずる表面の凸部（ブリスターといわれる）の検査を精度
良く行うという要請があって、従来の目視検査では精度
上、不都合な状況となっている。

又、斯かる被検体の表面状態を検査するのに光学的測定
手段を用いることも考えられるが煩雑であり、しかも表
面の凹凸が大きな場合測定範囲外となることが予想され
る。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の欠点を解決した表面状態検出装置を提
供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、本発明は超音波の反射を利
用して被検体の表面状態を検出することを特徴とする。

〔実施例〕

第１図において、Ａスコープ１で発生された電気パルス
がトランスデユーサ２に印加されて発信する超音波は媒
質３中を伝播し、被検体４の表面５にフォーカスするよ
うフォーカス位置シフト手段１ｂで調整され、被検体表
面で反射され、反射二ニー６がトランスデユーサ２に戻
ってくる。

このとき第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、被検
体表面が平滑であれば垂直に入射した超音波は強い反射
エコーＳで戻ってくるので、反射エコーの高さは高い。

なお第２図（ｂ）はＡスコープ波形、第２図（ｃ）はゲ
ート波形を示す。

一方、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、被検体
表面に凹凸があれば入射した超音波はその部分で散乱さ
れるため、戻ってくる反射エコーＳの高さは低い。

なお第３図（ｂ）はＡスコープ波形、第３図（Ｃ）はゲ
ート波形を示す。

このように、トランスデユーサ２に戻る反射エコーは電
気信号に変換されＡスコープ１に入力される。

Ａスコープｌでは反射信号のうち必要な表面エコーのみ
を取り出すゲート回路１ａによって表面からの反射エコ
ーの有無及び反射エコー強度１２が取り出され、信号処
理回路１０に入力する。

ここでトランスデユーサ２をｘＹ定走査せる走査器７ｔ
＊走査器コントローラ８によってコントロールされた走
査器ドライバー９によって駆動される。

走査器コントローラ８から信号処理回路ｌＯにＸＹ位置
信号が入力され、各ＸＹ位置に対応したメモリアドレス
に表面からの反射エコー１１の有無及び反射エコー強度
１２が記憶される。

被検体表面の全域又はある決められた部分域が走査され
ると、走査された範囲に第４図に示すような情報が記憶
され、第５図の如く所定凹凸部が被検体輪郭と共に映像
化される。

ここでＦＦは表面反射エコーが無い領域すなわち被検体
が無い領域を示し、表面反射エコーが有る領域は、エコ
ー高さを複数レベルにて区分けしている。

すなわちエコー高さを０〜９．Ａ−Ｆを用いた公知の、
１６進法で表わし、このような各領域のエコー高さが記
憶される。因みに第４図で５Ｆは９５％、６１は９７％
、５Ｃは９２％、４Ｆは７９％、２Ｂは４３％、２１は
３３％、２０は３２％、ＩＤは２９％、３０は４８％、
３Ａは５８％、３１は４９％、３２は５０％、２５は３
７％、２４は３６％を示す。

そして凹凸の大きさすなわち各エコー高さに対応したカ
ラーにて、ＣＲＴ１３に表示すれば被検体の走査域及び
凹凸域の全体平面図が得られる。

又、適当なエコー高さを指定し、そのエコー高さに応じ
た領域のみを表示することもできる。更にこの領域のド
ツト数と、表面からの反射エコーがある領域の全てのド
ツト数との比を信号処理回路１０で演算すれば、被検体
表面を走査した領域に対する所定凹凸部の領域の面積率
が演算される。

更に第６図に示すように、面積率と同様に凹凸部の欠陥
大きさ、個数、これら凹凸部のうちの最大径、最小径を
得ることができる。

第６図で斜線部は反射エコー強度の大きい領域すなわち
表面が平滑な領域であり、白色部は反射工ニー強度の小
さい領域すなわち凹凸のある領域である。

なお第６図でＴ、Ｓ、Ｍ、Ｌは各々凹凸部の径がＤ１〜
Ｄ　２　　、　Ｄ　２〜Ｄ３　、Ｄ３〜Ｄ、、０４以上
となる凹凸部の個数を示し、ＢＡＲは走査域に対するＴ
、Ｓ、Ｍ、Ｌ部の全債城の面積率（％）を示し、ＭＡＸ
、ｔＩＮは各々凹凸部のうちの最大径、最小径（ａｍ）
を示す。

そしてＣＲＴ表示されたものをプリンタ１４にてプリン
トアウトすれば、被検体の凹凸部を含んだ平面図の記録
が得られる。

ところでトランスデユーサにフォーカスタイプを使用す
ることにより、ビームが細く絞られるので分解能の良い
映像が得られ、より正確な面積率が得られるが、非フォ
ーカスタイプを用いることも可能である。

なお超音波のビーム径は有限の大きさを有するため、凹
凸部は大きめに表示されるが、これを信号処理回路ｌＯ
で補正することもできる。

又使用する周波数として高い周波数を用いると。

より細くビームが絞られ、これによってより小さな凹凸
部に対応した検出が可能となる。

なおフォーカス位置シフト手段１ｂでフォーカス位置を
被検体表面から被検体内部にシフトすると、被検体内部
検査が可能である。

〔効　果〕

以上、本発明によれば、従来目視で行っていた表面凹凸
部の検査を超音波を用いて自動的に行うことができ、更
には凹凸の種類に応じた面積率等の定量的な測定が可能
となる。

又、鋼材内部の超音波探傷を行う必要がある場合、トラ
ンスデユーサのフォーカスを被検体内部から被検体表面
に合わせなおすという簡単な操作で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

ｗ４１図は本発明の実施例の図、 第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は被検体表面に凹凸部の無い
場合の反射エコーに、関する説明図、第３図（ａ）（ｂ
）（ｃ）は被検体表面に凹凸部の有る場合の反射エコτ
に関する説明−１第４図は被検体表面からの反射エコー
の有無及び反射エコー強度の検出結果を入力したメモリ
の図、 第５図は被検体表面状態の映像化に関する説明図、 第６図は被検体表面の凹凸部の個数、面積率、最大径、
最小径と共に被検体表面状態を映像化する実施例の図、 図中、１はＡスコープ、１ａはゲート回路、ｌｂはフォ
ーカス位置シフト手段、２はトランスデユーサ、３は媒
質、４は被検体、６は表面反射エコー、７は走査器、１
０は信号処理回路、１３はＣＲＴ、１４はプリンタであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波を通過させる媒質中に設けられる被検体に超
   音波を入射する手段と、 被検体表面からの反射エコーを検出する手段と、 該反射エコーを信号処理する手段を備えたことを特徴と
   する表面状態検出装置。 ２、前記被検体に入射する超音波は被検体表面にフォー
   カスされる特許請求の範囲第１項記載の表面状態検出装
   置。 ３、前記被検体表面からの反射エコーを検出する手段は
   、被検体表面近傍からの反射エコーのみを検出するため
   のゲート回路を備える特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の表面状態検出装置。 ４、前記被検体に入射する超音波はフォーカス位置が被
   検体表面から被検体内部にシフト可能である特許請求の
   範囲第２項記載の表面状態検出装置。 ５、前記信号処理する手段は、被検体表面に対する所定
   凹凸部の面積率を演算する特許請求の範囲第１項記載の
   表面状態検出装置。 ６、前記信号処理する手段は、被検体表面の所定凹凸部
   の個数を演算する特許請求の範囲第１項記載の表面状態
   検出装置。 ７、前記信号処理する手段は、被検体表面の所定凹凸部
   のうちの最大径又は最小径を演算する特許請求の範囲第
   １項記載の表面状態検出装置。