JPS59224559A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
- Publication number
- JPS59224559A JPS59224559A JP58097868A JP9786883A JPS59224559A JP S59224559 A JPS59224559 A JP S59224559A JP 58097868 A JP58097868 A JP 58097868A JP 9786883 A JP9786883 A JP 9786883A JP S59224559 A JPS59224559 A JP S59224559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- wave
- reflected
- incident
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/50—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor using auto-correlation techniques or cross-correlation techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Immunology (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波検査装置に係り、特に構造材の表面状
態を検出するのに好適な装置に関する。
態を検出するのに好適な装置に関する。
構造材の面の凹凸状態を測定する従来技術としては、触
針法、光切断法、光点変位法、光波干渉法およびトポグ
ラフィ法が知られている。
針法、光切断法、光点変位法、光波干渉法およびトポグ
ラフィ法が知られている。
しかし、測定時間や操作性、測定者による誤差の問題が
ある。
ある。
本発明の目的は、超音波を用いた検査装置において、構
造材の面の状態を接触あるいは非接触にて検査する装置
を提供することにある。
造材の面の状態を接触あるいは非接触にて検査する装置
を提供することにある。
以下、図を用いて本発明の詳細な説明する。第１図は、
構造材の面に超音波を送信し、構造材の面からの反射波
を受信した時の波形を示す図である。ここで、探触子１
１から打出された超音波Ｔは被検体１の表面で反射され
、反射波Ｒとして再び探触子１１で受信されるものとし
た。同図では、被検体１の表面が完全に平である場合の
、超音波の入射波Ｔと反射波Ｒを示しており、入射波Ｔ
と反射波Ｒとは相似であることがわかる。しかし、第２
図に示すように測定対象である被検体１０面が粗くなっ
てくると、その面からの反射波Ｒは乱れ始め、入射波と
の相似関係が悪くなる。そこで、本発明では、この反射
面の粗さと反射波Ｒの乱れの関係を利用し、構造相の面
の粗さ測定を行なう方法を考えた。受信波Ｒの乱れを定
量的に表わす方法としては、周波数変動やピークの数の
変化などが考えられるが、本発明では雑音に対して影響
を受けにくい相互相関法を使う。相互相関の演算に用い
る超音波信号は、入射波Ｔと被検体１の前からの反射波
几である。演算例を第３図（（ａ）平滑面の場合、（ｂ
）粗面の場合）に示す。演算式は、（１）式で与えられ
ておシ、’ｒ（ｔ）：入射波形、Ｒ（ｔ）：反射波形、
ｔ：時間、τ：隔シ時間、ＣＴＲ：相互相関係数を示し
ている。
構造材の面に超音波を送信し、構造材の面からの反射波
を受信した時の波形を示す図である。ここで、探触子１
１から打出された超音波Ｔは被検体１の表面で反射され
、反射波Ｒとして再び探触子１１で受信されるものとし
た。同図では、被検体１の表面が完全に平である場合の
、超音波の入射波Ｔと反射波Ｒを示しており、入射波Ｔ
と反射波Ｒとは相似であることがわかる。しかし、第２
図に示すように測定対象である被検体１０面が粗くなっ
てくると、その面からの反射波Ｒは乱れ始め、入射波と
の相似関係が悪くなる。そこで、本発明では、この反射
面の粗さと反射波Ｒの乱れの関係を利用し、構造相の面
の粗さ測定を行なう方法を考えた。受信波Ｒの乱れを定
量的に表わす方法としては、周波数変動やピークの数の
変化などが考えられるが、本発明では雑音に対して影響
を受けにくい相互相関法を使う。相互相関の演算に用い
る超音波信号は、入射波Ｔと被検体１の前からの反射波
几である。演算例を第３図（（ａ）平滑面の場合、（ｂ
）粗面の場合）に示す。演算式は、（１）式で与えられ
ておシ、’ｒ（ｔ）：入射波形、Ｒ（ｔ）：反射波形、
ｔ：時間、τ：隔シ時間、ＣＴＲ：相互相関係数を示し
ている。
Ｃ・・（Ｔ）−Ｔ （ｔ）Ｒ（ｔ）／ ｖ’百１（１）
なお、上式中で−は時間平均を表わす記号である。第３
図より、超音波の反射面が粗い程、相互相関係数の絶対
値の最大値ＩｃＴＲＩ ＭＡＹが小さくなることがわか
る。したがって、面の粗さと相互相関係数の絶対値の最
大値ｌ ＣＴｎ ｌ ＭＡＸ との関係は、第４図の
ようになる。相互相関係数の絶対値を使った理由は、入
射波Ｔと反射波几との間に次式で与えられる関係がある
ため。
なお、上式中で−は時間平均を表わす記号である。第３
図より、超音波の反射面が粗い程、相互相関係数の絶対
値の最大値ＩｃＴＲＩ ＭＡＹが小さくなることがわか
る。したがって、面の粗さと相互相関係数の絶対値の最
大値ｌ ＣＴｎ ｌ ＭＡＸ との関係は、第４図の
ようになる。相互相関係数の絶対値を使った理由は、入
射波Ｔと反射波几との間に次式で与えられる関係がある
ため。
ここで％ Ｚ２ ＊ Ｚ＋ ’媒質１，２における音
響インピーダンスである。（２）式の関係を図示すると
第５図の様になる。Ｚｌは、測定しようとする面まで超
音波が伝播する媒質の音響インピーダンスであシ、Ｚ２
は超音波を反射する媒質（測定面のある媒質）の音響イ
ンピーダンスである。Ｚ２＋Ｚｌの大小関係で、入射波
Ｔと反射波Ｒの間の位相関係が同相、逆相となシ、第６
図で示すように、相互相関係数の最大振幅の所で評価し
なければならないという理由で、相互相関係数の絶対値
の最大値ＩＧＢＩＭＡＸ を採用した。
響インピーダンスである。（２）式の関係を図示すると
第５図の様になる。Ｚｌは、測定しようとする面まで超
音波が伝播する媒質の音響インピーダンスであシ、Ｚ２
は超音波を反射する媒質（測定面のある媒質）の音響イ
ンピーダンスである。Ｚ２＋Ｚｌの大小関係で、入射波
Ｔと反射波Ｒの間の位相関係が同相、逆相となシ、第６
図で示すように、相互相関係数の最大振幅の所で評価し
なければならないという理由で、相互相関係数の絶対値
の最大値ＩＧＢＩＭＡＸ を採用した。
なお、ここではパルスエコー法で本発明の詳細な説明し
たが、連続波の場合にも適用できるものである。
たが、連続波の場合にも適用できるものである。
以下、本発明の一実施例を第７図によシ説明する。同図
は、被検体１の面を検査するために、被検体を水浸状態
にして超音波パルスを使用するパルスエコー法に適用し
た超音波検査装置の全体構成図である。パルス発振器１
２で発生した超音波発生用高電圧パルスは、パルス発振
器１２に接続された探触子１１に送信される。探触子１
１は、パルス発振器１２からの高電圧パルスにより、超
音波パルスＴを発生し、超音波パルスＴは、超音波伝播
媒質の水２を伝播し、被検体１の面で反射されて、超音
波反射波Ｒとなる。反射波Ｒは、水２を伝播して、探触
子１１で電気信号に父換され、探触子１１に接続されて
いる信号処理回路１３で、入射波Ｔとの相互相関係数Ｃ
ｒｇｆ：求め、その絶対値の最大値Ｉ ＣＴＲＩ ＭＡ
Ｘのデータを、信号処理回路１３に接続された表示回路
１４に送る。表示回路１４は、信号処理回路１３からの
データＩＣτＲＩＭＡＸを、プロッタ、プリンタ、ＣＲ
Ｔなどによシ表示するものである。
は、被検体１の面を検査するために、被検体を水浸状態
にして超音波パルスを使用するパルスエコー法に適用し
た超音波検査装置の全体構成図である。パルス発振器１
２で発生した超音波発生用高電圧パルスは、パルス発振
器１２に接続された探触子１１に送信される。探触子１
１は、パルス発振器１２からの高電圧パルスにより、超
音波パルスＴを発生し、超音波パルスＴは、超音波伝播
媒質の水２を伝播し、被検体１の面で反射されて、超音
波反射波Ｒとなる。反射波Ｒは、水２を伝播して、探触
子１１で電気信号に父換され、探触子１１に接続されて
いる信号処理回路１３で、入射波Ｔとの相互相関係数Ｃ
ｒｇｆ：求め、その絶対値の最大値Ｉ ＣＴＲＩ ＭＡ
Ｘのデータを、信号処理回路１３に接続された表示回路
１４に送る。表示回路１４は、信号処理回路１３からの
データＩＣτＲＩＭＡＸを、プロッタ、プリンタ、ＣＲ
Ｔなどによシ表示するものである。
次に、入射超音波Ｔの信号取込みの方法について述へる
。パルス発振器１２の高電圧パルスによシ探触子１１が
発生する超音波信号は、−・般に第８図（（ａ）入射波
、（ｂ）直接信号〕のようになり入射超音波Ｔの波形と
は一致しない。そこで、被検体の検査の前に、入射超音
波Ｔの信号を取込むべく、第７図の被検体１の替わシに
数μｍオーダーで研摩された面を有する基準試験片を置
いて、その面からの反射波Ｒを入射波Ｔとして、信号処
理回路１３に接続されたメモリー１５に送信し記憶する
。
。パルス発振器１２の高電圧パルスによシ探触子１１が
発生する超音波信号は、−・般に第８図（（ａ）入射波
、（ｂ）直接信号〕のようになり入射超音波Ｔの波形と
は一致しない。そこで、被検体の検査の前に、入射超音
波Ｔの信号を取込むべく、第７図の被検体１の替わシに
数μｍオーダーで研摩された面を有する基準試験片を置
いて、その面からの反射波Ｒを入射波Ｔとして、信号処
理回路１３に接続されたメモリー１５に送信し記憶する
。
被検体１０反射波信号Ｒは、信号処理回路１３内のメモ
リーに格納され、演算処理の時に呼び出される。
リーに格納され、演算処理の時に呼び出される。
また、上記実施例において、第９図（（ａ）局所検査、
（ｂ）平均検査、（Ｃ）全面検査〕に示すように使用す
る探触子１１を集束型や非集束型にすることで超音波ビ
ーム２０の使いわけを行ない、検亘面の局所的な検査や
平均を求める検査が可能となり、さらに探触子１１を走
査するととで面全体の検査ができることを付は加えてお
く。
（ｂ）平均検査、（Ｃ）全面検査〕に示すように使用す
る探触子１１を集束型や非集束型にすることで超音波ビ
ーム２０の使いわけを行ない、検亘面の局所的な検査や
平均を求める検査が可能となり、さらに探触子１１を走
査するととで面全体の検査ができることを付は加えてお
く。
本発明によれば、構造材面の凹凸状態を検査する際に問
題となっていた操作性の悪さや、測定者による誤差が大
幅に改善され、しかも短時間の測定が可能であるため、
構造拐面管理の信頼性を上げる効果がある。
題となっていた操作性の悪さや、測定者による誤差が大
幅に改善され、しかも短時間の測定が可能であるため、
構造拐面管理の信頼性を上げる効果がある。
第１図は超音波の伝播と反射を示す図、第２図は表面の
粗い面で反射される超音波を示す図、第′３図は入射お
よび反射超音波から両者の相互相関係数を求めた図、第
４図は相互相関係数の絶対値の最大値と超音波反射面の
粗さの関係を示す図、第５図は音響インピーダンスの違
いによる入射波と反射波の位相関係を示す図、第６図は
音響インピーダンスの違いによる入射波と反射波の相互
相関係数の波形の違いを示す図、第７図は本発明の実施
例の全体構成図、第８図は入射超音波Ｔの信号の取方に
よる違いを示す図、第９図は面検査の方法を示す図であ
る。 Ｔ・・・入射超音波、Ｒ・・・反射超音波、■・・・被
検体、２・・・水、１１・・・探触子、１２・・・パル
ス発振器、１３・・・信号処理回路、１４・・・表示回
路、１５・・・メモリー、２０・・・超音波ビーム。 ネ１０ 等２日 竿３ｎ Ｃｂ） 算 ４図 Ｏθ、！１ノ、Ｏ 木１９オ目摩Ｉ示委女の秀色灯４直の」に人Ａ１１ｃ−
ｒｇｌ阿八Ｘ 茅５図 第４凪 寥７図
粗い面で反射される超音波を示す図、第′３図は入射お
よび反射超音波から両者の相互相関係数を求めた図、第
４図は相互相関係数の絶対値の最大値と超音波反射面の
粗さの関係を示す図、第５図は音響インピーダンスの違
いによる入射波と反射波の位相関係を示す図、第６図は
音響インピーダンスの違いによる入射波と反射波の相互
相関係数の波形の違いを示す図、第７図は本発明の実施
例の全体構成図、第８図は入射超音波Ｔの信号の取方に
よる違いを示す図、第９図は面検査の方法を示す図であ
る。 Ｔ・・・入射超音波、Ｒ・・・反射超音波、■・・・被
検体、２・・・水、１１・・・探触子、１２・・・パル
ス発振器、１３・・・信号処理回路、１４・・・表示回
路、１５・・・メモリー、２０・・・超音波ビーム。 ネ１０ 等２日 竿３ｎ Ｃｂ） 算 ４図 Ｏθ、！１ノ、Ｏ 木１９オ目摩Ｉ示委女の秀色灯４直の」に人Ａ１１ｃ−
ｒｇｌ阿八Ｘ 茅５図 第４凪 寥７図
Claims (1)
- １、超音波の送受信部と超音波信号を表示する表示部よ
りなる超音波探傷装置において、被検体の表面または底
面に超音波を入射させ、この時の入射超音波信号ならび
に被検体の表面または底面からの反射波信号を記録する
回路と、これら２つの信号の相互相関演算を行ない、被
検体の表面または底面の凹凸状態を求める演算処理回路
を設け、接触あるいは非接触にて被検体の表面または底
面の凹凸状態を測定することを特徴とする超音波検査装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097868A JPS59224559A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 超音波検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097868A JPS59224559A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 超音波検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59224559A true JPS59224559A (ja) | 1984-12-17 |
Family
ID=14203720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58097868A Pending JPS59224559A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59224559A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63120252A (ja) * | 1986-11-09 | 1988-05-24 | Anritsu Corp | 非線形振動検出装置 |
-
1983
- 1983-06-03 JP JP58097868A patent/JPS59224559A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63120252A (ja) * | 1986-11-09 | 1988-05-24 | Anritsu Corp | 非線形振動検出装置 |
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