JPS6145832B2 - - Google Patents
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- JPS6145832B2 JPS6145832B2 JP54027721A JP2772179A JPS6145832B2 JP S6145832 B2 JPS6145832 B2 JP S6145832B2 JP 54027721 A JP54027721 A JP 54027721A JP 2772179 A JP2772179 A JP 2772179A JP S6145832 B2 JPS6145832 B2 JP S6145832B2
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- ultrasonic
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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
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
- G01N29/0663—Imaging by acoustic holography
-
- 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
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
- G01N29/343—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics pulse waves, e.g. particular sequence of pulses, bursts
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体中に存在する異質物の形状、位
置をデイジタル超音波ホログラムにより認識する
超音波ホログラフイ装置に係り、特に、原子炉破
管物の物体中に存在する傷の認織に有用な超音波
ホログラフイ装置に関するものである。
置をデイジタル超音波ホログラムにより認識する
超音波ホログラフイ装置に係り、特に、原子炉破
管物の物体中に存在する傷の認織に有用な超音波
ホログラフイ装置に関するものである。
以下、金属中の傷認識を例にとり説明する。
従来の超音波ホログラフイ装置は、探触子より
正弦波状の超音波パルス（発信波）を被探傷物体
に照射し、被探傷物体に存在する傷からの反射波
あるいは透過波（以下両者を総称して物体波とい
う）を受信し、この受信波を上記発信波を一定位
相差の参照波と干渉させ、その結果得られる干渉
波の振幅を輝度変調することにより傷の超音波ホ
ログラムを作成している。上記従来装置では、受
信波および参照として正弦波状の電気信号を用
い、発信波と参照波の位相差をアナログ電気回路
を制御している。また、干渉振幅を上記受信波信
号と参照信号の掛算で得ている。
正弦波状の超音波パルス（発信波）を被探傷物体
に照射し、被探傷物体に存在する傷からの反射波
あるいは透過波（以下両者を総称して物体波とい
う）を受信し、この受信波を上記発信波を一定位
相差の参照波と干渉させ、その結果得られる干渉
波の振幅を輝度変調することにより傷の超音波ホ
ログラムを作成している。上記従来装置では、受
信波および参照として正弦波状の電気信号を用
い、発信波と参照波の位相差をアナログ電気回路
を制御している。また、干渉振幅を上記受信波信
号と参照信号の掛算で得ている。
このようなアナログ信号を利用した超音波ホロ
グラフイ装置は、次のような欠点を有している。
グラフイ装置は、次のような欠点を有している。
(1) 受信波信号と参照波信号とを干渉させるた
め、数マイクロ秒から数十マイクロ秒のパルス
幅を持つ受信波信号が必要である。
め、数マイクロ秒から数十マイクロ秒のパルス
幅を持つ受信波信号が必要である。
(2) 探触子から正弦波状超の超音波パルスを発信
させるため、大形の発信器および電力増幅器が
必要である。
させるため、大形の発信器および電力増幅器が
必要である。
(3) 使用する超音波周波数により得られるホログ
ラムの干渉縞の間隔に制限がでてくる。
ラムの干渉縞の間隔に制限がでてくる。
以上の欠点を除去した探傷装置として、昭和52
年６月22日に同一人が出願した特願昭52―73206
号「デイジタル方式音波ホログラフイ探傷装置」
がある。
年６月22日に同一人が出願した特願昭52―73206
号「デイジタル方式音波ホログラフイ探傷装置」
がある。
このデイジタル方式超音波ホログラフイ探傷置
は、一定周期のクロツパスを発生させ、このクロ
ツクパルスの分周パルスに同期して超音波パルス
を発信し、予め定めたゲート期間内に受信される
上記超音波パルスの反射波信号と上記クロツクパ
ルスの時間的一致（同時性）を調べ、一致したと
き一致パルスを出力し、一致パルスによりホログ
ラムを作成し、作成された縞模様のホログラムの
位置・形状を認識するものである。
は、一定周期のクロツパスを発生させ、このクロ
ツクパルスの分周パルスに同期して超音波パルス
を発信し、予め定めたゲート期間内に受信される
上記超音波パルスの反射波信号と上記クロツクパ
ルスの時間的一致（同時性）を調べ、一致したと
き一致パルスを出力し、一致パルスによりホログ
ラムを作成し、作成された縞模様のホログラムの
位置・形状を認識するものである。
本出願に係る発明の目的は、上述した従来技術
の欠点を除去し、同時に上記先願よりも構成が簡
単な超音波ホログラフイ装置を提供することにあ
る。
の欠点を除去し、同時に上記先願よりも構成が簡
単な超音波ホログラフイ装置を提供することにあ
る。
上記目的に対し、本出願に係る発明では、上記
先願の時間的一致検出手段に代つて、２進計数手
段を設け、参照波（クロツクパルス）を所定の時
点から物体波受信時までの間計数し、その計数値
出力信号を用いて被探傷物体中の傷のホログラム
を作成する構成をとつている。上記所定の時点と
は、第１の発明においては、超音波パルスの発信
時点であり、第２の発明においては、被探策物体
表面からの物体波の受信時点である。
先願の時間的一致検出手段に代つて、２進計数手
段を設け、参照波（クロツクパルス）を所定の時
点から物体波受信時までの間計数し、その計数値
出力信号を用いて被探傷物体中の傷のホログラム
を作成する構成をとつている。上記所定の時点と
は、第１の発明においては、超音波パルスの発信
時点であり、第２の発明においては、被探策物体
表面からの物体波の受信時点である。
以下本出願に係る発明について、図面を参照し
て説明する。
て説明する。
初めに、本願発明の原理について、従来のアナ
ログ方式の超音波ホログラフイ装置の原理と比較
して説明する。
ログ方式の超音波ホログラフイ装置の原理と比較
して説明する。
第１図乃至第４図は、従来装置並びに本願発明
の原理説明図で、共振周波数IMHzの探触子を用
いて被探傷物体中の傷からの反射波を観測する場
合を示している。
の原理説明図で、共振周波数IMHzの探触子を用
いて被探傷物体中の傷からの反射波を観測する場
合を示している。
まず、従来装置の原理について説明する。
第１図は、被探傷物体の表面が探触子の走査線
と平行な状態にある場合を示している。ここで、
探触子１と被探傷物体５の表面との間隔は、媒質
７中の超音波波長λ７の２倍とする。探触子１は
走査線２に沿つて走査される。探触子１が走査線
２の上の原点Ｘ＝０およびＸ＝x1に存在すると
き、探触子１より発信した超音波ビーム３は傷６
の点A1およびA1に入射し、反射されて再び探触
子１に入射する。この時の点A0およびA1での反
射波の被探傷物体５中での伝幡距離は、それぞれ
被探傷物体５中での超音波波長λ５の４倍および
６倍とする。参照波４は探触子１に０゜で入射す
るものとする。
と平行な状態にある場合を示している。ここで、
探触子１と被探傷物体５の表面との間隔は、媒質
７中の超音波波長λ７の２倍とする。探触子１は
走査線２に沿つて走査される。探触子１が走査線
２の上の原点Ｘ＝０およびＸ＝x1に存在すると
き、探触子１より発信した超音波ビーム３は傷６
の点A1およびA1に入射し、反射されて再び探触
子１に入射する。この時の点A0およびA1での反
射波の被探傷物体５中での伝幡距離は、それぞれ
被探傷物体５中での超音波波長λ５の４倍および
６倍とする。参照波４は探触子１に０゜で入射す
るものとする。
従来の超音波ホログラフイ置においては、第１
図に示すような探傷の場合、点A0および点A1で
の反射波と参照波とは同位相になり、走査位置Ｘ
＝０およびＸ＝x1にて干渉振幅が最大となり干渉
縞を表示できる。すなわち、走査位置Ｘを横軸に
とり、干渉波振幅Ｓを縦軸にとると、第２図に示
す如き信号波形が得られる。第２図において干渉
波振幅Ｓが正のときに干渉縞を表示することによ
り、探触子１をＸ＝０からＸ＝x1まで走査し、３
本の干渉縞からなる傷６の超音波ホログラムを表
示できる。この時、探触子１から傷６の表面、再
び探触子１にいたる超音波の伝幡距離が超音波長
λ５だけ変化する毎に干渉縞が表われることにな
る。したがつて、傷６の超音波ホログラムの干渉
縞は、被探傷物体５の深さ方向の等高線（等高線
間隔は超音波波長λ５の1/2）に相当する。した
がつて、点A0から点A1に至る傷６の深さはλ５
になることが、干渉縞数から求まる。
図に示すような探傷の場合、点A0および点A1で
の反射波と参照波とは同位相になり、走査位置Ｘ
＝０およびＸ＝x1にて干渉振幅が最大となり干渉
縞を表示できる。すなわち、走査位置Ｘを横軸に
とり、干渉波振幅Ｓを縦軸にとると、第２図に示
す如き信号波形が得られる。第２図において干渉
波振幅Ｓが正のときに干渉縞を表示することによ
り、探触子１をＸ＝０からＸ＝x1まで走査し、３
本の干渉縞からなる傷６の超音波ホログラムを表
示できる。この時、探触子１から傷６の表面、再
び探触子１にいたる超音波の伝幡距離が超音波長
λ５だけ変化する毎に干渉縞が表われることにな
る。したがつて、傷６の超音波ホログラムの干渉
縞は、被探傷物体５の深さ方向の等高線（等高線
間隔は超音波波長λ５の1/2）に相当する。した
がつて、点A0から点A1に至る傷６の深さはλ５
になることが、干渉縞数から求まる。
次に、第３図に示すような探傷の場合について
説明する。すなわち第３図では、被探傷物体５の
表面と走査位置Ｘでの探触子１の間隔は、Ｘ＝０
で２λ７，Ｘ＝x1で1.5λ７であり、走査線２に
対して被探傷物体５の表面が傾いている。この時
の干渉波振幅Ｓと走査位置Ｘの関係を第４図に示
す。第４図の縦軸は、横軸は、ともに第２図の縦
軸、横軸と同じである。第４図で明らかな如く、
走査線２に対し被探傷物体５の表面が傾いている
場合、傷６の超音波ホログラムにおける干渉縞
は、被探傷物体５の深さ方向の等高線に相当しな
くなる。したがつて、干渉縞数から傷の深さ分布
を簡単に求めることができなくなるという欠点が
生じる。
説明する。すなわち第３図では、被探傷物体５の
表面と走査位置Ｘでの探触子１の間隔は、Ｘ＝０
で２λ７，Ｘ＝x1で1.5λ７であり、走査線２に
対して被探傷物体５の表面が傾いている。この時
の干渉波振幅Ｓと走査位置Ｘの関係を第４図に示
す。第４図の縦軸は、横軸は、ともに第２図の縦
軸、横軸と同じである。第４図で明らかな如く、
走査線２に対し被探傷物体５の表面が傾いている
場合、傷６の超音波ホログラムにおける干渉縞
は、被探傷物体５の深さ方向の等高線に相当しな
くなる。したがつて、干渉縞数から傷の深さ分布
を簡単に求めることができなくなるという欠点が
生じる。
次に、本出願に係る発明の原理について説明す
る。第１図に示す探傷条件の場合、、超音波パル
ス発信時から反射波受信時までのクロツクパルス
数をカウントする。この時、走査位置Ｘ＝０で
は、超音波伝幡時間は（４λ７／v7＋４λ５／
v5）は秒、走査位置Ｘ＝x1では、（４λ７／v7＋６
λ５／v5）秒である。ただし、v7，v5はそれぞれ
媒質７、物体５での超音波伝幡速度である。そこ
で、周期Ｔのクロツクパルスを２進数で計数する
と、走査位置Ｘ＝０およびＸ＝x1での計数値はそ
れぞれ（４λ７／v7＋４λ５／v5）Ｔ，（４λ
７／v7＋６λ５／v5）／Ｔである。前記計数値の
最小ビツトから１番目のビツト０の値が、走査位
置Ｘ＝０からＸ＝x1までの間に１，０，１，０，
１になる様にするには、Ｔ＝λ５／2v5にクロツ
クパルスの周期を選べばよい。同様にＴ＝（λ
５／v5）／８のクロツクパルスを用いれば、クロ
ツクパルス計数値の小さい方から３ビツト目であ
るビツト２に値が走査位置Ｘ＝０からＸ＝x1まで
の間に10，１，０，１というように変化する。こ
の様にクロツクパルスの２進計数値の各ビツトの
０，１変化を利用して、傷６の超音波ホログラム
を作成することができる。
る。第１図に示す探傷条件の場合、、超音波パル
ス発信時から反射波受信時までのクロツクパルス
数をカウントする。この時、走査位置Ｘ＝０で
は、超音波伝幡時間は（４λ７／v7＋４λ５／
v5）は秒、走査位置Ｘ＝x1では、（４λ７／v7＋６
λ５／v5）秒である。ただし、v7，v5はそれぞれ
媒質７、物体５での超音波伝幡速度である。そこ
で、周期Ｔのクロツクパルスを２進数で計数する
と、走査位置Ｘ＝０およびＸ＝x1での計数値はそ
れぞれ（４λ７／v7＋４λ５／v5）Ｔ，（４λ
７／v7＋６λ５／v5）／Ｔである。前記計数値の
最小ビツトから１番目のビツト０の値が、走査位
置Ｘ＝０からＸ＝x1までの間に１，０，１，０，
１になる様にするには、Ｔ＝λ５／2v5にクロツ
クパルスの周期を選べばよい。同様にＴ＝（λ
５／v5）／８のクロツクパルスを用いれば、クロ
ツクパルス計数値の小さい方から３ビツト目であ
るビツト２に値が走査位置Ｘ＝０からＸ＝x1まで
の間に10，１，０，１というように変化する。こ
の様にクロツクパルスの２進計数値の各ビツトの
０，１変化を利用して、傷６の超音波ホログラム
を作成することができる。
つぎに、第３図に示す探傷条件の場合、周期Ｔ
＝λ５／2v5のクロツクパルスを用い被探傷物体
５の表面反射波受信時から傷６からの反射波受信
時までのクロツクパルスを計数する。この時の２
進計数値は、走査位置Ｘ＝０およびx1においてそ
れぞれ（４λ５／v5）Ｔおよび（６λ５／v5）／
Ｔである。前記２進計数値の最小ビツトから１番
目のビツト０の値は、走査位置Ｘ＝０からＸ＝x1
までに１，０，１，０，１と変化し、値が１のと
き干渉縞を表示することにすれば２本の干渉縞か
らなる超音波ホログラムを作成できる。この超音
波ホログラムは、第１図に示す探傷条件でのホロ
グラムと全く同じになる。
＝λ５／2v5のクロツクパルスを用い被探傷物体
５の表面反射波受信時から傷６からの反射波受信
時までのクロツクパルスを計数する。この時の２
進計数値は、走査位置Ｘ＝０およびx1においてそ
れぞれ（４λ５／v5）Ｔおよび（６λ５／v5）／
Ｔである。前記２進計数値の最小ビツトから１番
目のビツト０の値は、走査位置Ｘ＝０からＸ＝x1
までに１，０，１，０，１と変化し、値が１のと
き干渉縞を表示することにすれば２本の干渉縞か
らなる超音波ホログラムを作成できる。この超音
波ホログラムは、第１図に示す探傷条件でのホロ
グラムと全く同じになる。
以下、本発明の実施例について説明する。
第５図は、第１の発明の実施例の全体構成を示
すブロツク図である。
すブロツク図である。
本実施例は、第１の発明を超音波の送受信をひ
とつの探触子で行うパルスエコー方式に適用した
例である。
とつの探触子で行うパルスエコー方式に適用した
例である。
第５図に示す通り、探触子１は、走査装置１１
により、Ｘ―Ｙ平面上の走査径路２に沿つて走査
される。走査制御器１０は、走査器１１の駆動制
御信号としてのＸドライブパルスXD、Ｙドライ
ブパルスYDを出力し、かつ、探触子１の位置を
示すＸ座標信号XCおよびＹ座標信号YCをそれぞ
れデイスプレイ装置１に出力する。また走査制御
器１０は、リセツト信号Ｃをホログラム信号検出
器１３およびトリガパルス発生器１４に与える。
により、Ｘ―Ｙ平面上の走査径路２に沿つて走査
される。走査制御器１０は、走査器１１の駆動制
御信号としてのＸドライブパルスXD、Ｙドライ
ブパルスYDを出力し、かつ、探触子１の位置を
示すＸ座標信号XCおよびＹ座標信号YCをそれぞ
れデイスプレイ装置１に出力する。また走査制御
器１０は、リセツト信号Ｃをホログラム信号検出
器１３およびトリガパルス発生器１４に与える。
クロツクパルス発生器１２は、ＭHzのクロツク
パルスＢを出力し、ホログラム信号検出器１３に
供給する。
パルスＢを出力し、ホログラム信号検出器１３に
供給する。
一方、トリガパルス発生器１４は、一定周期毎
に幅の狭いトリガパルスＦを発生し、スパイクパ
ルス発生器１５、波形整形器１８及び検出器１３
に与える。
に幅の狭いトリガパルスＦを発生し、スパイクパ
ルス発生器１５、波形整形器１８及び検出器１３
に与える。
スパイク発生器１５は、トリガパルス発生器１
４からのトリガパルスＦに同期してスパイクパル
スＳを発生する。アイソレータ１６は、発生器１
５からの高電圧スパイクパルスＳを探触子１に供
給すると共に、探触子１で受信した被探傷物体５
の表面、裏面および傷６の反射波信号Ｇを増幅器
１７に供給する。
４からのトリガパルスＦに同期してスパイクパル
スＳを発生する。アイソレータ１６は、発生器１
５からの高電圧スパイクパルスＳを探触子１に供
給すると共に、探触子１で受信した被探傷物体５
の表面、裏面および傷６の反射波信号Ｇを増幅器
１７に供給する。
増幅器１７は、探触子１からの反射波信号Ｇを
増幅し、波形整形器１８に供給する。
増幅し、波形整形器１８に供給する。
波形整形器１８では、増幅器１７からの増幅信
号を検波し、一定電圧以上の検波信号をデイジタ
ルパルス化する。次にトリガパルス発生後一定時
間内に出力されるデジタルパルスのみ抽出し、さ
らにｎ番のデジタルパルスＫだけを抽出し、ホロ
グラム信号出器１３へ、ゲートパルスＪとともに
出力する。
号を検波し、一定電圧以上の検波信号をデイジタ
ルパルス化する。次にトリガパルス発生後一定時
間内に出力されるデジタルパルスのみ抽出し、さ
らにｎ番のデジタルパルスＫだけを抽出し、ホロ
グラム信号出器１３へ、ゲートパルスＪとともに
出力する。
ホログラム信号検出器１３では、トリガパルス
発生器１４からのトリガパルスＦ受信時すなわち
超音波パルス発信時から、波形整形器１８からの
受信パルス受信時までにクロツクパルス発生器１
から与えられるクロツクパルス数を２進数し、そ
のｉ（正の整数）ビツト目の値をホログラム信号
としてデイスプレイ装置１９に出力する。ただ
し、ゲートパルス出力時間内に受信パルスがない
場合、すなわち傷６からの反射波がなかつた場合
には、ｉビツト目の値は“０”になる。
発生器１４からのトリガパルスＦ受信時すなわち
超音波パルス発信時から、波形整形器１８からの
受信パルス受信時までにクロツクパルス発生器１
から与えられるクロツクパルス数を２進数し、そ
のｉ（正の整数）ビツト目の値をホログラム信号
としてデイスプレイ装置１９に出力する。ただ
し、ゲートパルス出力時間内に受信パルスがない
場合、すなわち傷６からの反射波がなかつた場合
には、ｉビツト目の値は“０”になる。
デイスプレイ装置１９では、走行制御装置１０
からのＸ及びＹ座標信号を偏向信号として用いる
とともに、ホログラム信号検出器１３からのホロ
グラム信号を輝度信号に用いて、傷６のホログラ
ムを表示する。なお、デイスプレイ装置として、
ここでは一般的な陰極線管デイスプレイを用いて
いるが、液晶デイスプレイのようなものであつて
もよい。
からのＸ及びＹ座標信号を偏向信号として用いる
とともに、ホログラム信号検出器１３からのホロ
グラム信号を輝度信号に用いて、傷６のホログラ
ムを表示する。なお、デイスプレイ装置として、
ここでは一般的な陰極線管デイスプレイを用いて
いるが、液晶デイスプレイのようなものであつて
もよい。
第５図中、太わくで示した機器について、とく
に回路構成、動作原現を説明する。太わくで示し
た機器以外の機器については前述した従来のアナ
ログ方式の超音波ホログラフイ装置の機器と共通
である。
に回路構成、動作原現を説明する。太わくで示し
た機器以外の機器については前述した従来のアナ
ログ方式の超音波ホログラフイ装置の機器と共通
である。
第６図にクロツクパルス発生器１２の回路の１
例を示す。図中素子１０１は例えば32MHz水晶発
振器、素子１０２はコンパレータ、素子４０４は
インバータ、素子１０３は、１２Ｖツエナダイオ
ード素子１１０，１１１，１１２，１１３は抵抗
を示す。第６図でＡ，Ｂで示す信号のタイムチヤ
ートを第７図に示す。第７図で示す如く、クロツ
クパルス発生器１２では、32MHzのクロツクパル
スＢを出力する。
例を示す。図中素子１０１は例えば32MHz水晶発
振器、素子１０２はコンパレータ、素子４０４は
インバータ、素子１０３は、１２Ｖツエナダイオ
ード素子１１０，１１１，１１２，１１３は抵抗
を示す。第６図でＡ，Ｂで示す信号のタイムチヤ
ートを第７図に示す。第７図で示す如く、クロツ
クパルス発生器１２では、32MHzのクロツクパル
スＢを出力する。
第７図の信号Ａは、水晶発振器１０１の出力信
号であり32MHz、正弦波モードである。Ｂは、信
号Ａをデイジタル化したクロツクパルスであり、
信号ＡがレベルΔＶ（第７図中点線で表示）を超
えた時だけTTLレベル“１”になる。
号であり32MHz、正弦波モードである。Ｂは、信
号Ａをデイジタル化したクロツクパルスであり、
信号ＡがレベルΔＶ（第７図中点線で表示）を超
えた時だけTTLレベル“１”になる。
第８図は、第５図に示されトリガパルス発生器
１４の回路の１例を示す。図中、素子４１２はモ
ノステイブルマルチバイブレータ、素子４３２は
ANDゲート、素子１１４は抵抗、素子１３０，
１３１はコンデンサ素子、１２０は可変抵抗を示
す。第８図中でＣ，Ｄ，Ｅで示した信号のタイム
チヤートを第９図に示す。
１４の回路の１例を示す。図中、素子４１２はモ
ノステイブルマルチバイブレータ、素子４３２は
ANDゲート、素子１１４は抵抗、素子１３０，
１３１はコンデンサ素子、１２０は可変抵抗を示
す。第８図中でＣ，Ｄ，Ｅで示した信号のタイム
チヤートを第９図に示す。
第９図において信号Ｃは、走査制御器１０（第
５図）からのリセツトパルスを示レ、リセツトパ
ルスＣ受信後、トリガパルス発生器１４が作動を
開始する（第５図）。信号Ｄ，Ｅはそれぞれ第１
および第２段目の素子４１２の出力信号であり、
信号Ｆが、トリガパルスである。トリガパルスの
くり返し周期ｔwは可変抵抗素子１２０、コンデ
ンサ１３０の時定数だけで決まり、パルスΔｔw
は抵抗素子１１４、コンデンサ１３１の時定数で
決まる。
５図）からのリセツトパルスを示レ、リセツトパ
ルスＣ受信後、トリガパルス発生器１４が作動を
開始する（第５図）。信号Ｄ，Ｅはそれぞれ第１
および第２段目の素子４１２の出力信号であり、
信号Ｆが、トリガパルスである。トリガパルスの
くり返し周期ｔwは可変抵抗素子１２０、コンデ
ンサ１３０の時定数だけで決まり、パルスΔｔw
は抵抗素子１１４、コンデンサ１３１の時定数で
決まる。
第１０図は第５図に示す波形整形器１８の回路
構成の１例を示す図である。図中、素子１１４〜
１１９，１５０，１５３は、抵抗を表わし、素子
１０６，１０７はそれぞれ、ツエナダイオード、
ダイオードを表わす。素子１０５はオペレーシヨ
ンアンプ、素子１０４はバツフアアンプ、素子１
０２はコンパレータ、素子４１２はモノステーブ
ルマルチバイブレータ、素子４１６は４ビツトア
ツプダウンカウンタ、素子４００，４０４，４０
８はそれぞれNANDゲート、インバータ、AND
ゲートを表わす。表子１６１，１６２，１６３は
コンデンサ、素子１５１，１５２，１５４は可変
抵抗を示す。素子１７０はスイツチを表わす。図
中、Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋで示す信号のタイム
チヤートを第１１図に示す。
構成の１例を示す図である。図中、素子１１４〜
１１９，１５０，１５３は、抵抗を表わし、素子
１０６，１０７はそれぞれ、ツエナダイオード、
ダイオードを表わす。素子１０５はオペレーシヨ
ンアンプ、素子１０４はバツフアアンプ、素子１
０２はコンパレータ、素子４１２はモノステーブ
ルマルチバイブレータ、素子４１６は４ビツトア
ツプダウンカウンタ、素子４００，４０４，４０
８はそれぞれNANDゲート、インバータ、AND
ゲートを表わす。表子１６１，１６２，１６３は
コンデンサ、素子１５１，１５２，１５４は可変
抵抗を示す。素子１７０はスイツチを表わす。図
中、Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋで示す信号のタイム
チヤートを第１１図に示す。
信号Ｆは、トリガパルス発生器１４（第５図）
からのトリガパルスである。この波形整形器１８
において、トリガパルスＦにｔdだけ遅延したパ
ルス幅ｔgのゲートパルスが作られる。遅延時間
ｔd、パルス幅ｔgは、それぞれ可変抵抗１５１と
コンデンサ１６１並びに可変抵抗１５２とコンデ
ンサ１６２の時定数できめられる。信号Ｇは反射
波信号であり、波形整形器１８では全波整流によ
り、信号Ｇを信号Ｈに変換する。次に、第１１図
点線のレベルを超える信号Ｈについてデイジタル
パルス化し、信号Ｉを作成する。ここで点線で示
されたレベルは第１０図中の可変抵抗１５４の抵
抗値で設定できる。信号Ｉからゲートパルス信号
Ｊの出力時間内のデイジタルのみを抽出し、か
つ、第１０図で示すスイツチ１７０の設定例で
は、２番目に受信したパルスのみを受信パルスＫ
として出力する。
からのトリガパルスである。この波形整形器１８
において、トリガパルスＦにｔdだけ遅延したパ
ルス幅ｔgのゲートパルスが作られる。遅延時間
ｔd、パルス幅ｔgは、それぞれ可変抵抗１５１と
コンデンサ１６１並びに可変抵抗１５２とコンデ
ンサ１６２の時定数できめられる。信号Ｇは反射
波信号であり、波形整形器１８では全波整流によ
り、信号Ｇを信号Ｈに変換する。次に、第１１図
点線のレベルを超える信号Ｈについてデイジタル
パルス化し、信号Ｉを作成する。ここで点線で示
されたレベルは第１０図中の可変抵抗１５４の抵
抗値で設定できる。信号Ｉからゲートパルス信号
Ｊの出力時間内のデイジタルのみを抽出し、か
つ、第１０図で示すスイツチ１７０の設定例で
は、２番目に受信したパルスのみを受信パルスＫ
として出力する。
第１２図及び第１３図に第５図で示すホログラ
ム信号検出器１３に回路構成例を示す。
ム信号検出器１３に回路構成例を示す。
第１図及び第１３図において、素子１８０，１
８１は抵抗、素子１９０はコンデンサを示す。素
子４００，４０２，４０４，４０８，４３２は、
それぞれNAND，NOR，INVERTER，AND，
ORゲートである。また素子４７３は、Ｊ―Ｋフ
リツプフロツプ、素子４７５はヘキサエツジトリ
ガフリツプフロツプ、素子４６３は４ビツト２進
カウンタ、素子４５１は３ビツトデータセレクタ
を表わす。また素子１７１，１７２，１７３は、
スイツチを表わす。
８１は抵抗、素子１９０はコンデンサを示す。素
子４００，４０２，４０４，４０８，４３２は、
それぞれNAND，NOR，INVERTER，AND，
ORゲートである。また素子４７３は、Ｊ―Ｋフ
リツプフロツプ、素子４７５はヘキサエツジトリ
ガフリツプフロツプ、素子４６３は４ビツト２進
カウンタ、素子４５１は３ビツトデータセレクタ
を表わす。また素子１７１，１７２，１７３は、
スイツチを表わす。
第１２図及び第１３図中に示す信号Ｂ，Ｆ，
Ｋ，Ｊ，Ｏについて、スイツチ１７１，１７２，
１７３が第１２図及び第１３図のように設定され
る状態での各信号のタイムチヤートを第１４図に
示す。
Ｋ，Ｊ，Ｏについて、スイツチ１７１，１７２，
１７３が第１２図及び第１３図のように設定され
る状態での各信号のタイムチヤートを第１４図に
示す。
信号Ｂは、クツクパルス発生器１２（第５図）
からのクロツクパルスであり、信号Ｄはトリガパ
ルス発器１４からのトリガパルスを示し、信号Ｋ
よびＪは波形整形器１８からのゲートパルスと受
信パルスを示す。図中、J0でのクロツクパルス計
数値は、２進表示で、１１０１で、J1でのクロツ
クパルス計数値は２進表示で、１０１１である。
第１３図中のスイツチ１７３の設定では、計数値
の下２ビツト目がホログラム信号として出力され
るので、ホログラム信号Ｏは、受信パルスJ0では
“０”、受信パルスJ1では“１”になる。またレベ
ル“１”は受信パルスがなかつた時のゲートパル
スＫの立下り時、あるいは、受信パルスがあり計
数値の下２ビツト目が“０”であつた時まで保持
される。
からのクロツクパルスであり、信号Ｄはトリガパ
ルス発器１４からのトリガパルスを示し、信号Ｋ
よびＪは波形整形器１８からのゲートパルスと受
信パルスを示す。図中、J0でのクロツクパルス計
数値は、２進表示で、１１０１で、J1でのクロツ
クパルス計数値は２進表示で、１０１１である。
第１３図中のスイツチ１７３の設定では、計数値
の下２ビツト目がホログラム信号として出力され
るので、ホログラム信号Ｏは、受信パルスJ0では
“０”、受信パルスJ1では“１”になる。またレベ
ル“１”は受信パルスがなかつた時のゲートパル
スＫの立下り時、あるいは、受信パルスがあり計
数値の下２ビツト目が“０”であつた時まで保持
される。
なお、第１２図中、スイツチ１７１をオープン
状態にした場合、クロツクパルスＢの計数におい
てＸドライブパルスXDの分周計数値が、クロツ
クパルス計数開始時にカウンタのロードされる様
になる。したがつて、超音波パルス発信時とクロ
ツクパルス数の計数開始時点が見かけ上、走査位
置Ｘに比例してずれることになる。この動作によ
り、従来の超音波ホログラフイ探傷装置での参照
波を傾けた探傷すなわちリース形ホログラフイ探
傷と全く同じ探傷を実現できる。
状態にした場合、クロツクパルスＢの計数におい
てＸドライブパルスXDの分周計数値が、クロツ
クパルス計数開始時にカウンタのロードされる様
になる。したがつて、超音波パルス発信時とクロ
ツクパルス数の計数開始時点が見かけ上、走査位
置Ｘに比例してずれることになる。この動作によ
り、従来の超音波ホログラフイ探傷装置での参照
波を傾けた探傷すなわちリース形ホログラフイ探
傷と全く同じ探傷を実現できる。
次に、第２の発明を探傷装置に適用した場合の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
第１５図は、第２の発明の実施例の全体構成図
を示している。本探傷装置においては、第１０図
に示す波形整形器１８の回路例で、点線ど囲んだ
部分の回路構成がもう１式増設されてる。この場
合、スイツチ１７０の設定値が小さい方で出力さ
れる受信パルスをトリガ用パルスKTとしてホロ
グラム信号検出器１３Ａに出力する。
を示している。本探傷装置においては、第１０図
に示す波形整形器１８の回路例で、点線ど囲んだ
部分の回路構成がもう１式増設されてる。この場
合、スイツチ１７０の設定値が小さい方で出力さ
れる受信パルスをトリガ用パルスKTとしてホロ
グラム信号検出器１３Ａに出力する。
ホログラム検出器１３は、第１２図に示した回
路と同一構成である。ただし、ここではトリガパ
ルス発生器１４（第５図）からのトリガパルスＦ
のかわりに上述したトリガ用パルスKTを用いて
いる。
路と同一構成である。ただし、ここではトリガパ
ルス発生器１４（第５図）からのトリガパルスＦ
のかわりに上述したトリガ用パルスKTを用いて
いる。
断面座標演算器２０では、ホログラム信号検出
器１３Ａで計数したクロツクパルス数および走査
制御器からのＸ座標信号XCを用い、物体５の断
面座標演算により、反射体（例えば、傷６、物体
５の表面、裏面）の位置を示す信号と出力する。
器１３Ａで計数したクロツクパルス数および走査
制御器からのＸ座標信号XCを用い、物体５の断
面座標演算により、反射体（例えば、傷６、物体
５の表面、裏面）の位置を示す信号と出力する。
断面像表示用デイスプレイ装置２１では、上記
断面座標演算器２０からの信号をそれぞれＸおよ
びＹ偏向信号とし、ホログラム信号検出器１３か
らのホログラム信号を輝度信号として物体５の断
面像を表示する。この断面像表示用デイスプレイ
装置２１は、先に説明したデイスプレイ装置１９
と同一の構成である。
断面座標演算器２０からの信号をそれぞれＸおよ
びＹ偏向信号とし、ホログラム信号検出器１３か
らのホログラム信号を輝度信号として物体５の断
面像を表示する。この断面像表示用デイスプレイ
装置２１は、先に説明したデイスプレイ装置１９
と同一の構成である。
次に、断面座標演算器２０について詳細に説明
する。
する。
第１５図は、断面座標演算器２０の回路の１例
を示した図である。図に示した回路において素子
４８９はデイジタルーアナログコンバータ、素子
１０４，１０５はそれぞれバツフアアンプおよび
オペレーシヨンアンプである。素子４０４はイン
バータ、また素子１９０，１９１，１９２は可変
抵抗、素子１８５，１８６，１８７，１８８，１
８９は抵抗示す。第１５図の回路では、ホログラ
ム信号検出器１３からのクロツクパルス計数値信
号Ｔをデイジタルーアナログコンバータにより、
アナログ値Ａtに変換し、次式の演算により、断
面像を表示するためのＸおよびＹ偏向信号を作成
して、これらの信号を断面像表示用デイスプレイ
装置２１に出力する。
を示した図である。図に示した回路において素子
４８９はデイジタルーアナログコンバータ、素子
１０４，１０５はそれぞれバツフアアンプおよび
オペレーシヨンアンプである。素子４０４はイン
バータ、また素子１９０，１９１，１９２は可変
抵抗、素子１８５，１８６，１８７，１８８，１
８９は抵抗示す。第１５図の回路では、ホログラ
ム信号検出器１３からのクロツクパルス計数値信
号Ｔをデイジタルーアナログコンバータにより、
アナログ値Ａtに変換し、次式の演算により、断
面像を表示するためのＸおよびＹ偏向信号を作成
して、これらの信号を断面像表示用デイスプレイ
装置２１に出力する。
ＸA＝Ａt／2v sinθ＋ＸAO …(1)
ＹA＝−Ａt／2v cosθ ……(2)
上式でＸAOは、走査制御装置１０からのＸ座標
信号の電圧、ｖは音速、θは超音波の被探傷物体
５中への入射角を示す。但し、1/2ｖ sinθおよ
び1/2ｖ cosθの値は、可変抵抗１９１，１９２
でそれぞれ設定する。
信号の電圧、ｖは音速、θは超音波の被探傷物体
５中への入射角を示す。但し、1/2ｖ sinθおよ
び1/2ｖ cosθの値は、可変抵抗１９１，１９２
でそれぞれ設定する。
断面像表示用デイスプレイ荘置２１では、上式
で得られる電圧XA，YAをそれぞれ座標偏向信号
とし、ホログラム信号検出器１３からのホログラ
ム信号Ｏを輝度信号として、被探傷物体５の断面
像を表示する。
で得られる電圧XA，YAをそれぞれ座標偏向信号
とし、ホログラム信号検出器１３からのホログラ
ム信号Ｏを輝度信号として、被探傷物体５の断面
像を表示する。
以上、説明した如く、本出願に係る発明によれ
ばつぎに示す効果が生ずる。
ばつぎに示す効果が生ずる。
１ 使用する超音波周波数に無関係にホログラム
上の干渉縞間隔を制御でき、必要に応じ分解能
を向上させることができる。
上の干渉縞間隔を制御でき、必要に応じ分解能
を向上させることができる。
たとえば第１３図におけるスイツチ１７３を
小さな値にセツトすることにより、干渉縞間か
く狭い詳細なホログラムを作成できる。
小さな値にセツトすることにより、干渉縞間か
く狭い詳細なホログラムを作成できる。
また、本出願に係る第２の発明によれば、さ
らに次の効果が得られる。
らに次の効果が得られる。
２ 被探傷物体表面の凹凸に影響されない傷の超
音波ホログラムを作成できる。
音波ホログラムを作成できる。
たとえば第１２図においてトリガパルスのか
わりに物体表面からの反射波による受信パルス
を使用すれば、被探傷物体表面の凹凸に影響さ
れない正確な傷のホログラムを表示できる。
わりに物体表面からの反射波による受信パルス
を使用すれば、被探傷物体表面の凹凸に影響さ
れない正確な傷のホログラムを表示できる。
３ クロツクパルスの計数値を用いて、ホログラ
ム表示と同時に断面像も表示できる。
ム表示と同時に断面像も表示できる。
第１図は、超音波ホログラフイ法による原理説
明図で、探触子の走査線に対して被探傷物体表面
が平行な状態を示した図である。第２図は、第１
図に示す探傷条件で得られる干渉縞振幅と走査位
置と関係を示した図である。第３図は、超音波ホ
ログラフイ法による原理説明図で、探傷子の走査
軸に対して物体表面を傾けた状態を示した図であ
る。第４図は、第３図に示す探傷条件で得られた
干渉縞振幅と走査位置との関係を示した図であ
る。第５図は、本願に係る第１の発明におけるデ
イジタル方式超音波ホログラフイ装置の実施例の
全体構成図である。第６図は、第５図で示したク
ロツクパルス発生器１２の回路の１例を示した図
である。第７図は、第５図に示す回路での各信号
のタイムチヤートを表わす図である。第８図は、
第５図で示したトリガパルス発生器１４の回路の
１例を示した図である。第９図は、第８図で示し
た回路での各信号のタイムチヤートを示した図で
ある。第１０図は、第５図で示した波形整形器１
８の回路の１例を示した図である。第１１図は、
第１０図で示した回路での各信号のタイムチヤー
トを示した図である。第１２図および第１３図
は、第５図で示したホログラム信号検出器１３の
回路の１例を示した図である。第１４図は、第１
２図および第１３図で示した回路での各信号のタ
イムチヤートを示した図である。第１５図は、本
出願に係る第２の発明の実施例の全体構成図であ
る。第１６図は、第５図で示した断面座標演算器
２０の回路の１例を示した図である。 １…探触子、１０…走査制御器、１１…走査
器、１…クロツクパルス発生器、１３…ホログラ
ム信号検出器、１４…トリガパルス発生器、１５
…スパイクパルス発生器、１６…アイソレータ、
１７…増幅器、１８，１８Ａー波形整形器、１
９，２１…デイスプレイ装置、２０…断面座標演
算器。
明図で、探触子の走査線に対して被探傷物体表面
が平行な状態を示した図である。第２図は、第１
図に示す探傷条件で得られる干渉縞振幅と走査位
置と関係を示した図である。第３図は、超音波ホ
ログラフイ法による原理説明図で、探傷子の走査
軸に対して物体表面を傾けた状態を示した図であ
る。第４図は、第３図に示す探傷条件で得られた
干渉縞振幅と走査位置との関係を示した図であ
る。第５図は、本願に係る第１の発明におけるデ
イジタル方式超音波ホログラフイ装置の実施例の
全体構成図である。第６図は、第５図で示したク
ロツクパルス発生器１２の回路の１例を示した図
である。第７図は、第５図に示す回路での各信号
のタイムチヤートを表わす図である。第８図は、
第５図で示したトリガパルス発生器１４の回路の
１例を示した図である。第９図は、第８図で示し
た回路での各信号のタイムチヤートを示した図で
ある。第１０図は、第５図で示した波形整形器１
８の回路の１例を示した図である。第１１図は、
第１０図で示した回路での各信号のタイムチヤー
トを示した図である。第１２図および第１３図
は、第５図で示したホログラム信号検出器１３の
回路の１例を示した図である。第１４図は、第１
２図および第１３図で示した回路での各信号のタ
イムチヤートを示した図である。第１５図は、本
出願に係る第２の発明の実施例の全体構成図であ
る。第１６図は、第５図で示した断面座標演算器
２０の回路の１例を示した図である。 １…探触子、１０…走査制御器、１１…走査
器、１…クロツクパルス発生器、１３…ホログラ
ム信号検出器、１４…トリガパルス発生器、１５
…スパイクパルス発生器、１６…アイソレータ、
１７…増幅器、１８，１８Ａー波形整形器、１
９，２１…デイスプレイ装置、２０…断面座標演
算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 探触子と、探触子を走査する第１の手段と、
第１手段の走査と同期して上記探触子から超音波
パルスを発信させる第２の手段と、所定の周期を
有するクロツクパルスを発生する第３の手段と、
上記超音波パルスの発信時からクロツクパルスの
計数を開始し、予め定められたゲート期間内に物
体波を受信した時点で計数を終了し、その計数値
を出力する第４の手段とから構成され、該第４の
手段はＮ（正の整数）ビツトの２進計数手段であ
り、該計数手段のｉ（Ｎ以下の正の整数）ビツト
目の出力端子から出力した信号を用いて被探策物
体の映像を表示することを特徴とする超音波ホロ
グラフイ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の超音波ホログラ
フイ装置において、さらに第１電気映像表示装置
を備え、上記第４手段の出力信号を輝度信号、上
記第１手段から与えられる上記探触子の走査位置
を示す電気信号を偏向信号として第１表示装置に
被探策物体の映像を表示することを特徴とする超
音波ホログラフイ装置。 ３ 探触子と、探触子を走査する第１の手段と、
第１手段の走査と同期して上記探触子から超音波
パルス発信させる第２の手段と、所定の周期を有
するクロツクパルスを発生する第３の手段と、被
探策物体表面からの物体波信号時から上記クロツ
クパルスの計数を開始し、予め定められたゲート
期間内に物体波を受信した時点で計数を終了し、
その計数を出力する第４の手段とから構成され、
該第４の手段はＮ（正の整数）ビツトの２進計数
手段であり、該計数手段ｉ（Ｎ以下の正の整数）
ビツトの目の出力端子から出力した信号を用いて
被探策物体の映像を表示することを特徴とする超
音波ホログラフイ装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の超音波ホログラ
フイ装置において、上記第４手段の出力信号およ
び上記第１手段から与えられる上記探触子の走査
位置信号から被探策物体の断面座標を計算し、座
標位置を示す電気信号を出力する該第５の手段を
備え、上記第４手段の出力信号と第５手段の出力
信号を用いて被探策物体の映像を表示することを
特徴とする超音波ホログラフイ装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の超音波ホログラ
フイ装置において、さらに第２電気映像表示装置
を備え、上記第４手段の出力信号を輝度信号、上
記第５手段の出力信号を偏向信号として第２表示
装置に被探策物体の映像を表示することを特徴と
する超音波ホログラフイ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772179A JPS55120071A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Ultrasonic holography apparatus |
| CA347,474A CA1125064A (en) | 1979-03-12 | 1980-03-12 | Digital type ultrasonic holographic apparatus |
| EP80300767A EP0018079A1 (en) | 1979-03-12 | 1980-03-12 | Digital type ultrasonic holographic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772179A JPS55120071A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Ultrasonic holography apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55120071A JPS55120071A (en) | 1980-09-16 |
| JPS6145832B2 true JPS6145832B2 (ja) | 1986-10-09 |
Family
ID=12228868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2772179A Granted JPS55120071A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Ultrasonic holography apparatus |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0018079A1 (ja) |
| JP (1) | JPS55120071A (ja) |
| CA (1) | CA1125064A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56102883A (en) * | 1980-01-21 | 1981-08-17 | Hitachi Ltd | Ultrasonic holography apparatus |
| JPS5714725A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Hitachi Ltd | Digital phase detector |
| DE3217530A1 (de) * | 1982-05-10 | 1984-02-23 | Gewertec Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum erfassen von fehlern im inneren von koerpern, insbesondere bauteilen, mit hilfe der akustischen holographie |
| DE102008042278A1 (de) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Ge Inspection Technologies Gmbh | Verfahren zur zerstörungsfreien Ultraschalluntersuchung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4222273A (en) * | 1977-06-22 | 1980-09-16 | Hitachi, Ltd. | Digital type ultrasonic holography apparatus |
| US4170142A (en) * | 1977-07-15 | 1979-10-09 | Electric Power Research Institute, Inc. | Linear transducer array and method for both pulse-echo and holographic acoustic imaging |
-
1979
- 1979-03-12 JP JP2772179A patent/JPS55120071A/ja active Granted
-
1980
- 1980-03-12 CA CA347,474A patent/CA1125064A/en not_active Expired
- 1980-03-12 EP EP80300767A patent/EP0018079A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55120071A (en) | 1980-09-16 |
| EP0018079A1 (en) | 1980-10-29 |
| CA1125064A (en) | 1982-06-08 |
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