JP3865675B2 - Ultrasonic flaw detection result display method and ultrasonic flaw detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波探傷結果の表示技術に係り、特に超音波ホログラフィ法により探傷結果を表示する方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波探傷結果の表示には、従来からAスコープ法(Aスキャン図形)とBスコープ法(Bスキャン図形)、それにCスコープ法(Cスキャン図形)が用いられている。
【0003】
そして、まず、Aスコープ法は、横軸に時間をとり、縦軸に反射波(エコー)の強度をとって図形表示する方法で、Bスコープ法は、Aスコープ図形を輝度変調して線で表し、検査対象上における位置と音波伝播時間を直角座標(X、Z軸)に表示するもので、探傷結果を被検査体の断面図として表現することができる。
【0004】
一方、Cスコープ法は、探傷結果を被検査体の上から見た平面図(X、Y軸)の形式で表現するものであり、従って、これらA、B、Cの各スコープ法による探傷結果の表示技法では、超音波探傷で得られた信号の時間と強度をそのまま用いて表示している。
【0005】
しかし、超音波探傷においては、以下の2種の要因により、得られた信号が欠陥によるものかの識別が難しく、探傷が困難となる場合がある。
【0006】
第一の要因は、超音波が距離とともに拡散することによるもので、送信した超音波が拡散され、広い範囲からの反射波が受信されるため、反射源の位置や数が特定できない。
【0007】
第二の要因は、被検査体の内部状況(溶接部や形状)により、本来、検査したい欠陥などによる反射源以外に起因する超音波が受信されることである。
【0008】
これらの要因により、超音波探傷では、被検査体内の欠陥などの反射源からから離れた位置において、或いは検査したい対象である欠陥などの反射源が存在しない位置においても、超音波探触子で何らかの信号が受信されてしまう場合が生じる。
【0009】
そこで、反射源の数や位置が明確に捉えられる探傷結果表示を実現するためには、受信された超音波の伝播時間や強度だけでなく、超音波の波形や位相情報に注目した探傷方法及び表示方法が必要であるが、このような手法の一つに光ホログラフィの原理を応用した、超音波ホログラフィ法がある。
【0010】
ここで、光ホログラフィ法とは、レーザ光のような位相の揃った光を物体に入射し、物体から散乱される光の位相情報を、入射光と散乱光の干渉模様としてフィルムに記録し、その後、そのフィルムに光を当てることで、再び散乱光の位相情報を再現するというものである。
【0011】
このとき、一般に、物体による散乱光と入射光の干渉模様(物体の3次元幾何情報である)をフィルムに記録したものをホログラム、物体からの反射波と干渉させる光(この例では入射波)を参照波と呼び、ホログラムに光を当てて干渉情報を再現することをホログラムの再生、ホログラム再生のためにホログラムに当てた光を再生参照波と呼んでいる。
【0012】
ところで、初期の超音波ホログラフィ法は、光学ホログラフィと同様、受信波と参照波を干渉させてホログラムを作成していた。そして、この方法を用いて探傷結果を表示することにより、3次元的な映像を得ることができる。
【0013】
ここで、超音波は、光と比較してかなり波長が長く、且つフィルムなどの記録媒体も存在しないが、しかし、この原理による方法を実現するためのいくつかの方法が提案されており、その一つにディジタル方式超音波ホログラフィ探傷方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0014】
このディジタル方式超音波ホログラフィ探傷方法は、スパイク状の送信波によるパルスエコーを用い、且つ、参照波と干渉させる代わりに、受信波とクロックパルスとのコインシデンスによってホログラムを作成するもので、装置の小型化と、受信波の時間分解能が高められ、探傷結果について測定精度の向上が可能になる。
【0015】
【特許文献1】
特開昭54−8584号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、超音波の走査に超音波探触子の2次元的な移動を要する点に配慮がされておらず、以下の問題があった。
【0017】
ディジタル方式超音波ホログラフィ探傷方法を始め、従来の超音波ホログラフィ法では、被検査体からの超音波を受信するため、超音波探触子を2次元的に細かい間隔で精密に移動させ、走査する方法を採用している。
【0018】
しかし、この従来技術で採用されている走査方法では、走査に膨大な時間が必要であるという問題があった。
【0019】
また、溶接部の探傷など、十分なSN比が得られない場合には、集束型探触子が必要になるが、この場合には、超音波の入射角度を調整するための媒質(シュー材)も必要になり、このとき、この媒質が存在したことにより波面が乱れ、正確なホログラムが作成できなくなる可能性があった。
【0020】
本発明の目的は、高精度の超音波探傷結果が高速で表示できるようにした超音波探傷結果表示方法と装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、探触子から被検査体に所定モードの超音波を送信し、内部の傷等による反射源から反射されたエコーを受信し、前記エコーの受信時間から前記反射源の位置を求めて反射源図形を表示するため、前記探触子の送受信位置毎に前記エコーの受信時間を含む探傷データを収集し、1ライン分の探傷データからBスコープ図形データを作成し、前記Bスコープ図形データを含む領域を再生領域として、前記探傷データに対し波数kの参照波を数値的に干渉させてホログラムを作成し、前記再生領域に指定モードの超音波の音速を用いてホログラム再生を行い、再生像を画面表示する方式の超音波探傷結果表示方法において、前記探触子として、M(M=複数)個の超音波送受信素子が一列に配列されたラインセンサを用い、前記超音波送受信素子の各々による超音波の送受信時間を前記配列された方向の一方から他方に順次個別に選択し、前記被検査体に対する超音波送受信位置が、前記超音波送受信素子の配列方向に走査されるようにした上で、前記超音波送受信素子を、隣接しているN ( N=複数<M ) 個の素子からなる素子群に分け、前記素子群の中の各素子に供給すべき駆動パルスの遅延時間を所定のパターンにすることにより、集束超音波による超音波探傷が得られ、前記エコーの受信時間が、前記集束超音波の焦点位置を基準にして測定されるようにして達成される。
【0022】
このとき、前記素子群として選択される複数の素子を、前記配列された方向の一方から他方に順次変化させ、各素子で受信された信号の最短時間により前記反射源までの距離が測定されるようにしても良い。
【0023】
更に、このとき、前記所定のパターンによる駆動パルスの遅延時間が、前記最短時間により測定した前記反射源までの距離に基づいて再設定されるようにしても良い。
【0024】
また、上記目的は、被検査体に所定モードの超音波を送信し、内部の傷などによる反射源から反射されたエコーを受信する超音波探触部と、前記エコーの受信時間から前記反射源の位置を求めて反射源の図形データを作成する多チャンネル探傷部と、作成された図形データを画面表示する映像化処理部を備えた超音波探傷装置において、前記超音波探触部が、複数個の超音波送受信素子を一列に配列したラインセンサで構成され、前記多チャンネル探傷部が、前記超音波送受信素子の各々による超音波の送受信時間を前記配列された方向の一方から他方に順次個別に制御し、前記被検査体に対する超音波送受信位置を前記超音波送受信素子の配列方向に走査させる素子選択手段を備え、前記映像化処理部が、前記超音波送受信位置毎に前記エコーの受信時間を含む探傷データを収集する手段と、1ライン走査の探傷データからBスコープ図形データを作成する手段と、前記Bスコープ図形が含まれた領域を再生領域とし、指定モードの超音波の音速を用いて超音波ホログラフィ法によるホログラム像を再生する手段と、再生像を2次元又は3次元で画面表示する手段を備えた上で、前記ラインセンサの超音波送受信素子を、隣接しているN ( N=複数<M ) 個の素子からなる素子群に分け、前記素子群の中の各素子に供給すべき駆動パルスの遅延時間を所定のパターンにすることにより、集束超音波による超音波探傷が得られ、前記エコーの受信時間を、前記集束超音波の焦点位置を基準にして測定する手段が設けられているようにしても達成される。
【0026】
このとき、前記素子群として選択される複数の素子を、前記配列された方向の一方から他方に順次変化させる手段と、各素子で受信された信号の最短時間により前記反射源までの距離を測定する手段が設けられているようにしても良い。
【0027】
更に、このとき、前記所定のパターンによる駆動パルスの遅延時間を、前記最短時間により測定した前記反射源までの距離に基づいて再設定するようにしても良い。
【0028】
これにより、反射源までの距離に対し、自動的に焦点距離を設定することができ、反射源の位置が分からない対象の検査においても、反射源の位置付近で焦点を持った超音波信号を送信することができ、広い範囲の超音波送受信位置においてSN比の高い信号が得られるため、より正確なホログラムを作成することができ、高精度に欠陥映像化することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による超音波探傷装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0030】
始めに本発明の超音波ホログラフィ法による探傷結果の映像化手順について、図1により概略説明する。
【0031】
まず、図1(a)は、超音波探傷装置の模式図で、アレイセンサ101から被検査体100の中に超音波102を入射し、傷などの反射源103によるエコー信号102をアレイセンサ101で受信して、反射源103の位置や形状が表示できるように処理するのである。
【0032】
ここで、アレイセンサ101は、複数個の超音波送受信素子を直線的に配置し、超音波の送受信位置が電気的に移動できるようにて、いわゆる電子走査が行なえるようにした探触子で、このため、図示のX方向では、従来の機械的な走査のときよりも高速で送受信位置を変化させることができ、各送受信位置で後述する受信波形を収録することができる。
【0033】
次に、図1(b)は探傷結果の受信波形(探傷波形)で、横軸は時間tで、縦軸は信号強度の振幅Aであり、ここには超音波の送信パルスに遅れて反射源103からのエコー(反射波)104が現われ、この後、底面からのエコー105が現われていることが示されている。そして、この探傷波形は、図示のように、送受信位置の走査に応じて、各送受信位置x1、x2、……、xn 毎に順次、その都度、収録される。
【0034】
次に、図1(c)は探傷結果のBスコープ像107で、これは、横軸を超音波探傷位置方向X、縦軸を被検査体の深さ方向Zとして、受信信号の振幅強度を色の濃淡で示したものである。
【0035】
そして、このBスコープ画像107と反射源103を比べてみると、超音波の拡散の影響で、Bスコープ画像107による欠陥映像が実際より左右に広がって湾曲した映像になって表示されていることが判る。
【0036】
次に、図1(d)はホログラムの作成状況を示したもので、図示のように、エコー信号の各点のデータに参照波110(例えば、cos 関数)を数値的に干渉させることにより、ホログラム108が作成される。
【0037】
ここで図14を用い、ホログラムの値を「+1」と「−1」の2値で記録する2値化ホログラムを例にとって、ホログラムの作成方法を簡単に説明する。
【0038】
まず、ある超音波送受信位置で収録された受信波形、例えば図1(b)の受信波形x1 において、送信パルスとエコーの時間差から、図示のように伝播時間Δtを求め、この伝播時間Δtにおいて参照波110がどのような値をとっているかによって、ホログラムを作成する。
【0039】
例えば、図の場合、▲1▼に示すように、伝播時間がΔtの場合は、この時間Δtにおいて、参照波は値+1を取っている。そこで、このように、参照波が0以上の値を取るときには、ホログラムの値を+1と定める。
【0040】
また、場合▲2▼の伝播時間Δt'のときは、参照波は値−1を取っている。そこで、このように、参照波が0未満の値を取る場合は、ホログラムの値を−1と定める。
【0041】
そこで、このように、エコー信号の伝播時間Δtと参照波を比較し、数値的な干渉により得られたホログラムを各送受信位置について集積すると、ホログラム108が得られる。
【0042】
次に図1(e)は再生像の作成処理を示したもので、ホログラム108から、指定モードの音速により、再生領域112に反射源103の像が再生できる。このときのホログラム再生のための主な演算は、111で示す径路差rによって記述される球面波を、ホログラム108の持つ位相差の重みを付けて加算する処理である。
【0043】
そして、図1(f)は再生像の表示で、本来、非焦点位置に存在した反射源103が、ホログラム108の位相を持った球面波の重ね合わせである再生波113により、反射源103と同位置に、再生像114として映像化されている状況が示されている。
【0044】
このホログラフィ処理によれば、超音波の拡散による影響が低減されるので、Bスコープ像による表示と比較して、高精度の映像を得ることができる。
【0045】
そこで、以下、本発明について、図示の複数の実施の形態により、更に具体的に説明する。
【0046】
まず、図2は、本発明の実施形態1(第1の実施形態)で、図において、200が超音波探傷システムの全体(システム全体)を表わすが、このシステム全体200は、アレイセンサ101と多チャンネル探傷部211、それに映像処理部201に大別される。
【0047】
まず、アレイセンサ101は、超音波を発生し、且つ受信する働きをするもので、複数(M)個の素子(超音波送受信素子)を並べて直線状に並べて配列した、いわゆる一次元センサ(ラインセンサ)で、このときの素子としては、通常、電歪形の素子が用いられるが、勿論、磁歪形の素子でも実施可能である。
【0048】
次に、多チャンネル探傷部211は、アレイセンサ101に接続された送受信器216、この送受信器216に接続された遅延器214、この遅延器216に接続された加算器217、この加算器217に接続されたA/D変換器215、遅延器214に接続された素子遅延時間設定部212、受信信号の表示処理を行う表示処理部218、表示部219、遅延時間と受信信号を記録する記憶装置213で構成されている。
【0049】
また、映像化処理部201は、超音波ホログラフィ法による図形表示を行うもので、このため、表示部204と演算処理部203、記憶装置205で構成されている。
【0050】
ここで、多チャンネル探傷部211について更に詳しく説明すると、まず送受信器216は、アレイセンサ101の各素子に超音波発生用駆動信号を供給すると共に、当該各素子で検出された超音波受信信号を取り込む働きをし、次に、遅延器214は、アレイセンサ101の各素子に供給すべき超音波発生用の駆動信号を、各素子毎にシフト(移相)させる働きをする。
【0051】
また、加算器217は、アレイセンサ101の各素子で検出され、送受信器216で受信された超音波受信信号を加算する働きをし、A/D変換器215は、加算器217で加算された超音波受信信号をディジタルデータに変換する働きをする。
【0052】
そして、素子遅延時間設定部212は、アレイセンサ101の各素子に供給すべき超音波発生用駆動信号の各素子ごとの遅延時間を設定する働きをし、この結果、アレイセンサ101は、この素子遅延時間設定部212で決定された遅延時間により、被検査体に対する送受信位置を電気的に変化させてゆくこと、つまり電子走査することができるようになる。
【0053】
従って、この多チャンネル探傷部211は、アレイセンサ101の各素子の各々による超音波の送受信時間を、それらが配列された方向の一方から他方に順次個別に制御する素子選択手段を構成していることになる。
【0054】
次に、図3は、実施形態1による探傷システムの構成例を示したもので、システム全体200は、多チャンネルのパルサー及びレシーバと、少なくとも1個のA/D変換器を備えた多チャンネル探傷部211、それに計算機301及びディスプレイ装置204を備えたマイコンからなる映像処理部で構成されているが、ここで、図示のように、更にデータ入力用のキーボード302とポインタデバイス303の一方又は双方が付属していてもよい。
【0055】
一方、アレイセンサ101は、治具306によって保持され、被検査体100の表面に接触した状態で位置決めされるが、このとき、治具306が機械的な移動機構を備え、アレイセンサ101を単に被検査体100の表面に載置させるだけではなく、図のY軸方向に移動させ、被検査体100の表面をY軸方向に走査する機能を持たせるようにしてもよい。
【0056】
このアレイセンサ101は、例えば周波数が5MHzの縦波の超音波に対応したもので、ここでは、例えば幅が0.5mmの圧電素子を72個(M=72)、配列したものが使用されていて、システム全体200とデータ線304、305により接続されている。
【0057】
次に、この実施形態1の動作について説明すると、図4は、多チャンネル探傷部211の遅延器214と送受信器216、それにアレイセンサ101の動作を示したもので、ここでは、一例として深さの異なる2個の反射源A、Bを、一方の反射源Aの近傍の深さに焦点を持つ集束超音波で探傷する場合について説明する。
【0058】
ここで、集束超音波の発生と受信について説明すると、まず、このような超音波探傷システムでは、所定の周期で順次、パルス状の超音波を発生させ、その都度、エコーを受信して1回分の探傷動作を行なうようになっていて、このときの1回分の期間が探傷期間となる。
【0059】
このとき、この実施形態1では、アレイセンサ101が備えている複数個(ここでは72個)の素子を夫々単独で使用するのではなく、隣接している複数個、例えばN(N<M)個の素子を、素子群として同時に使用し、素子群の中の各素子に供給すべき駆動パルスの遅延時間を、集束超音波が発生されるように、所定のパターンに従って設定することができるように、多チャンネル探傷部211が構成してある。
【0060】
ここで、この実施形態1では、上記したように、アレイセンサ101が72個の素子を備えているが、このとき、上記した素子群の素子数を5個(N=5)に限定して説明する。しかし、本発明の実施にあたっては、同時に使用する素子数Nを5に限定する必要はない。
【0061】
そして、このとき、更に、その素子群をアレイセンサ101の一方の端部から他方の端部に向かって順次、素子を切換え、素子群を選択してゆくことにより、上記した電子走査が得られるように、同じく多チャンネル探傷部211が構成してある。
【0062】
具体例で説明すると、アレイセンサ101の一列に並んだ72個の素子の1番目から5番目までを最初の素子群とした場合、次の素子群は2番目から6番目の素子にするのである。但し、このとき素子を1個づつずらす代わりに、2個毎、或いは3個毎にずらして行くようにしても良い。例えは1番目から5番目までを最初の素子群とした場合、次の素子群を3番目から7番目としたり、次を4番目から8番目としたりしても良い。
【0063】
図4に戻り、素子遅延時間設定部212で決定された遅延時間パターン(波形4a〜4e)により、アレイセンサ101の5個の素子からなる素子群から被検査体100の中に集束超音波が送り込まれる。
【0064】
ここで、この遅延時間パターンは、上記した探傷期間を1周期とするもので、送受信器に対するトリガ信号の役割を果している。そして、このときの遅延時間パターンの中の波形4aと波形4eは、中央の波形4cと比較して、早い時間に送信が行われることを意味している。
【0065】
従って、このときの素子群の5個の素子をa、b、c、d、eとすると、上記した探傷期間において、まず5個の両端の2個の素子a、eが最初に超音波を発生し、次に、両端から2番目の2個の素子b、dが超音波を発生し、最後に中央の素子cが超音波を発生することになる。
【0066】
この結果、被検査体100の内部に伝播する超音波の波面は、両端が早く進行し、中央が遅れた波面となるため、集束超音波が形成される。また、反対に、受信の場合は、両端の素子で得られた信号に比較して、中央で受信された信号が少し遅れて受信され、これが加算器217で加算されるので、エコーも集束超音波として受信されることになる。
【0067】
そして、この状態で電子走査し、高速で超音波送受信位置を走査した場合、遅延時間パターンは一定であるが、パターンが印加される素子の組み合わせが順次変化されてゆき、同じ焦点位置を持った集束超音波が、図中で右方向に、反射源A近傍から反射源B近傍まで移動しながら探傷が行われる。
【0068】
ところで、従来の超音波ホログラフィ法では、超音波送受信位置の走査を実現するため、超音波探触子を機械的に動かす方法を採用していた。ここで、このような機械的な走査の場合、探触子の移動速度は、数10mm/秒から100mm/秒程度である。
【0069】
一方、電子走査の場合は信号を切り替えるだけでよいので、機械的な走査に比べて10倍以上の移動速度も容易であり、従って、この実施形態によれば、探傷時間の短縮を充分に得ることができる。
【0070】
次に、この実施形態による探傷結果の例として、図5に示す超音波送受信位置A(501)と超音波送受信位置B(502)におけるBスコープ像を図6と図7に示す。また、図8は、図7の場合のエコー波形の一例である。
【0071】
ここで、まず図6の送信位置Aにおける反射源AのBスコープ画像の場合は、図5から明らかなように、超音波の焦点位置に反射源Aが位置しているため、超音波の拡散の影響をほとんど受けていないシャープなBスコープ映像が得られている。
【0072】
一方、図7の送信位置Bにおける反射源BのBスコープ画像の場合は、超音波の焦点位置から離れた位置に反射源Bが位置しているため、超音波の拡散の影響を大きく受け、横に大きく広がってしまったBスコープ映像しか得られていないことが判る。
【0073】
これら図6と図7から容易に理解されるように、アレイセンサを用いた従来の超音波探傷法による欠陥映像化方法では、反射源位置が入射超音波の焦点位置と近い場合は実際の反射源とほぼ同等の形状で映像化されるが、焦点位置からずれるほど、拡散の影響を受け、広がった映像しか得られなくなって、実際の反射源の形状、位置からの誤差が大きくなる。
【0074】
しかして、本発明によれば、このような拡散の影響が低減でき、反射源の形状と位置が精度良く得られるものであり、このため、上記実施形態では、図15のフローチャートに示す処理が実行されるように構成し、これにより、アレイセンサによる集束超音波の焦点が、欠陥などの反射源の深さに自動的に結ばれるようにしてある。
【0075】
ここで、この図15のフローチャートによる処理は、システム全体200の中にある計算機301により実行されるもので、この処理が開始されると、まず始めに、初期設定として、素子遅延時間設定部212により、図9(a)に示すように、各素子に対して同一の遅延時間を持つ遅延時間パターン(波形8a〜8e)が設定され(S10)、次いで探傷を開始する(S20)。
【0076】
このS20の処理では、素子遅延時間設定部212で設定された遅延時間に基づいて、遅延器214から送受信器216に信号が送られ、この結果、アレイセンサ101からは、このときの遅延時間パターン(波形8a〜8e)に従って、フラットな波面を持つ超音波801が被検査体100の内部に送信される。
【0077】
そして、この被検査体100の中に送信された超音波801は、被検査体100の底面で反射され、被検査体に欠陥などの反射源がある場合には、この反射源でも反射され、夫々によるエコー(反射波)がアレイセンサ101に戻ってきて検出される。
【0078】
こうして、アレイセンサ101で受信されたこれらのエコーは、送受信器216で受信され、遅延器214で再び素子毎に時間的な遅延が与えれ、加算器217で加算される。そして、加算された波形は、A/D変換器215でディジタル信号に変換され、記憶装置213に収録される(S30)。
【0079】
このとき、被検査体内部の欠陥は、表面と底面の間に存在するため、もしもエコーの中に、伝播時間が被検査体底面からのエコーよりも短い時間の反射波が含まれていた場合には、欠陥と思われる反射源が存在するものと見なすことができる。
【0080】
そこで、この処理S30の次に実行される処理S40を画像データ演算(1)とし、図16に、その処理手順をフローチャートで示す。
【0081】
この図16の処理は、受信された信号の伝播時間が被検査体100の表面と底面の間にあるか否かを判定するための処理で、このため、まず記憶装置213から被検査体100のZ軸方向の寸法(被検査体100が板状の物体の場合は板厚となる)を演算処理部203に読み込む(S401)。
【0082】
そして、この後、演算処理部203において、伝播時間が底面エコーより短い時間であるかを比較する処理(S402)を実行し、次に、伝播時間の中で最も伝播時間の短い値か否かを判定し(S403)、伝播時間の最小値は記憶装置205に格納する(S404)。
【0083】
一方、伝播時間が最小値でないときは、演算処理部203により、Bスコープ表示のためのデータを作成する(S405)。このときのデータは、少なくとも超音波送受信位置と伝播時間、受信強度を含んだもので、図17は、このときのBスコープ表示用データの一例である。
【0084】
こうして作成されたBスコープデータは表示処理部218に供給され、2次元のBスコープ画像に加工された上で表示部219に供給され、Bスコープ画像が表示されることになる。
【0085】
ところで、実際の探傷においては、例外的な場合を除いて、被検査体内のどの深さに反射源となる欠陥が存在するのか不明である。そして、図9(a)に示すように、受信時間のうち、最も短い伝播時間とは、反射源までの距離810に相当する伝播時間に対応する。
【0086】
従って、もしも被検査体内部に反射体が存在した場合、被検査体表面から反射源までの距離は、この距離810に相当するから、上記最短距離に相当する伝播時間を、反射源までの距離と仮定して、最短距離810に相当する焦点距離を持った集束超音波を送信してやれば、強度が高いエコーを反射源から受信することができる。
【0087】
そこで、図9(a)に示すように、各素子に対して同一の遅延時間を持つ遅延時間パターン(波形8a〜8e)により一度探傷した後、集束超音波を送信して再び探傷を実施する。このとき、素子遅延時間設定部212により、今度は集束超音波に対応した遅延時間パターン(波形8f〜8j)に変更する。
【0088】
このときの集束超音波の焦点距離は、素子遅延時間計算部202において、1回目の遅延時間パターン(波形8a〜8e)で探傷した際に得られた最も短い伝播時間に、被検査体内部の超音波伝播音速を掛け合わせて算出される(S25)。
【0089】
そして、1回目の遅延時間パターンによる探傷のときと同様、2回目においても、探傷データを収集し(S30)、Bスコープデータを作成して(S40)、Bスコープを表示する(S50)。
【0090】
こうして2回目の遅延時間で探傷が終了したら(S60)、ホログラム処理を含む画像データ演算(2)の処理に進む(S70)。ここで、この処理S70による画像データ演算(2)の処理手順を、図18にフローチャートで示す。
【0091】
この図18の処理では、最初にホログラフィ処理に必要なパラメータを演算処理部203に読み込む(S701)。このとき読み込む初期パラメータは、図21に一例として示すように、探傷に使用した超音波の周波数と音速、それに屈折角に加え、ホログラム作成のための角振動数ωを含むが、このとき、ホログラム作成用のパラメータとして、角振動数ωの代りに、角振動数ωに比例する量である周波数や波数を用いてもよい。
【0092】
図18の処理の第1段階はホログラム作成処理で、読み込まれた初期パラメータを用い、受信波形の伝播時間と参照波からホログラムを作成する(S703)。このとき、アレイセンサ101からの送信超音波は、図9(b)に示すように、集束超音波802となり、反射源近傍で焦点を持つものになっている筈である。
【0093】
このように欠陥近傍に焦点が集まることから、通常の送信波よりも欠陥近傍に超音波が集中するので、ノイズが少なくSN比が高くいエコーが得られ、この結果、得られたホログラムではノイズの影響が低減されている。
【0094】
上記したホログラムの作成(S703)にあたって、2回目の探傷における集束超音波の焦点位置、すなわち1回目の探傷で得られた伝播時間の最小値を、焦点位置の情報として、演算処理部203に読み込む(S702)。ここで、上記した処理(S703)でのホログラム作成方法の例を数1に示す。
【0095】
【数1】
この数1に示すように、処理(S703)では、受信波の伝播時間Δtと参照波からホログラムを作成する。ここで、注意すべき点は、参照波の引数として用いる伝播時間Δtに対しては補正が必要な点である。何故なら、平面波の場合と異なり、集束超音波は、焦点位置を中心として、放射状に超音波が拡がる波面を持つからである。
【0096】
このため、伝播時間を求める際の伝播時間の基準として、平面波の場合はアレイセンサ101上に位置する超音波送信位置を時間0とおくのに対して、集束超音波の場合は、放射状に拡がる波面の原点である焦点位置を伝播時間の基準とするため、通常の伝播時間から焦点位置までの伝播時間を減算し、焦点位置からの伝播時間を、補正された伝播時間Δt'として採用する。
【0097】
また、数1では、参照波の値そのものをホログラムとして採用しているため、ホログラムが−1から+1までを連続的に変化する値を取る。しかし、連続値のホログラムに代えて、図14に示した2値化ホログラムを用いてもよい。
【0098】
次に、図18の処理における第2段階として、ホログラム再生処理に移る。このときのホログラム再生方法の例を数2に示す。
【0099】
【数2】
そして、ホログラム作成のための角振動数ωによって定められる波数kを持った球面波を加算することで、ホログラム再生処理を行う(S704)。ここで、角振動数ωと波数kは、被検査体100を伝播する超音波音速Vを用いて、k=ω/Vと書き表すことができる。
【0100】
次に、このホログラムの再生値に対して、或るしきい値(閾値)を定め、その値以上のものを反射源の映像として使用する)。このときのしきい値による処理の流れの具体例は、図20のフローチャートに示すように、S7051による判定処理の結果でS7052を実行する処理になっている。
【0101】
この後、全てのデータに対する再生処理の終了を確認し(S706)、再生値を含む再生用データを、表示処理部218により2次元又は3次元的の映像に処理し、表示部219に表示(S80)させ、処理を終了する。
【0102】
従って、この実施形態1によれば、欠陥などの反射源の近傍に焦点を合わせた集束超音波を作り出し、これを用いてエコーを検出しているので、ノイズが少なくSN比が高くいエコーが得られ、この結果、得られたホログラムにおけるノイズの影響を最小限に抑えることができる。
【0103】
このとき、一旦、フラットな超音波を送信し、エコーの最短時間に着目して反射源位置を検出し、その近傍に焦点を持つ集束超音波の発生に必要な焦点位置の設定が自動的に与えられるようにしているので、操作が簡単で容易に高精度を保つことができる。
【0104】
また、この実施形態1では、アレイセンサを用い、電子走査による探傷が得られるようにしているので、探傷処理に要する時間が短くでき、且つ、SN比の高いエコーから作成されるノイズの少ないホログラムにより、最終的に、ノイズの影響の少ないホログラム再生像による欠陥映像を得ることができる。
【0105】
次に、本発明の実施形態2(第2の実施形態)について説明する。なお、この実施形態2も、被検査体の中に複数個の反射源が存在し、しかも、それらが異なった深さを持っている場合を想定し、この場合に好適な超音波探傷装置を提供するものである。
【0106】
従って、この実施形態2でも、アレイセンサ101とシステム全体200は図2と図3で説明した実施形態1と同じで、その他、ホログラムの再生までの基本的な動作も、実施形態1と同じであり、従って、以下、図10〜図13により、実施形態1と異なっている点に重点をおいて説明する。
【0107】
まず、ここでも、図10に示すように、被検査体100の内部に深さ位置の異なる反射源が複数(ここでは反射源A、Bの2個)存在する場合の探傷に、この実施形態2が適用されたとする。
【0108】
ところで、この場合も、実施形態1と同じく、図15に示したフローチャートに従って動作させ、被検査体100の各位置において、フラットな波面を持つ超音波を入射し、反射源A、反射源Bまでの深さを推定た後、集束超音波を入射して欠陥を映像化することは可能である。
【0109】
この場合は、まず、図10に示すように、被検査体内部の浅い位置に存在する反射源Aを探傷するには、遅延時間パターンP1(波形9a〜9e)をアレイセンサ101に供給し、反射源Aの深さと焦点位置を合わせて探傷する。
【0110】
このように反射源位置と焦点位置が比較的近い場合には、実施形態1においても説明したように、超音波の強度が十分に強いため、小さな反射源からのエコーを逃すことも少なく、また焦点位置では超音波の拡がりが少ないため、反射源の大きさを過大に評価することもない。
【0111】
しかし、やや深い場所に位置する反射源Bを探傷する場合には、同じ遅延時間パターンP1では、反射源位置と焦点位置がずれてしまうため、これも実施形態1において説明したように、信号強度が弱く、しかも超音波の拡がりの影響を受けた不明瞭なエコーしか得られないため、正確な探傷が困難である。
【0112】
ここで、このような焦点位置からずれた反射源によるBスコープ(超音波送受信位置と伝播時間の関係を示した図)の例は、図7に示した通りである。
【0113】
そこで、深さの異なる複数個の反射源を適切に検査するためには、それぞれの反射源毎に集束超音波の焦点を変え、例えば図10の反射源Bに対しても集束超音波の焦点を合わせるためには、例えば遅延時間パターンを多数用意し、焦点の異なる集束超音波を繰り返し被検査体内部に送信し、最も信号強度の強いエコーの得られる遅延時間、すなわち、遅延パターンP2(波形9f〜9j)による反射源Bのエコーが得られるまで、深さ方向に少しずつ焦点位置を変化させながら、遅延時間を変更して探傷を繰り返えす必要がある。
【0114】
しかし、このように、遅延時間パターンを多数用意し、それらを順次使い分けして超音波探傷を行うようにしたのでは、探傷に多大の時間が必要になり、被検査体内に多数の欠陥が存在した場合には、実用的とはいえない。
【0115】
そこで、この実施形態2では、焦点位置から大きくずれた欠陥でも、1回の集束超音波による探傷だけで高精度の映像が得られるようにしたもので、このために図11に示す探傷方法を採用し、図22のフローチャートに示す処理が実行されるようにしたものである。
【0116】
これら図11と図22において、まず、始めに初期設定として、焦点距離1100に対応した遅延時間の遅延時間パターン(波形10a〜10e)を素子遅延時間設定部212に設定する(S100)。このときの焦点距離1100としては、上記した板厚の半分程度の距離とする。
【0117】
次に、探傷を開始する(S200)。そうすると、素子遅延時間設定部212で設定された遅延時間に基づいて、遅延器214から送受信器216に信号が送られ、これにより、このときの遅延時間パターン(波形10a〜10e)に従って焦点距離1100に集束する波面を持つ超音波1101が、アレイセンサ101から被検査体100の内に送信される。
【0118】
そして、反射源によるエコーが現われると、これがアレイセンサ101により捉えられ、送受信器216で受信された後、遅延器214により再び素子毎に時間的な遅延が与えれてから加算器217で加算され、加算された波形がA/D変換器215でディジタル信号に変換され、記憶装置213に収録されることになる(S300)。
【0119】
この後、画像データ演算(1)が施され(S400)、送信位置と受信信号の伝播時間又は伝播距離から、Bスコープ画像データを加工する。なお、ここでの処理は、基本的には実施形態1とほぼ同様である。
【0120】
但し、実施形態1では、図16で説明したように、処理S403を備え、最も伝播時間が短い値を2回目の焦点距離と設定し、ホログラム作成に際して伝播時間Δtを補正している。
【0121】
しかし、この実施形態2では、図23に示すように、最初に与えた焦点距離によって、伝播時間Δtを補正する点が異なっている。つまり、この場合は、上記した処理S403を備えていない点が異なっており、ホログラムの作成にあたって、最初に与えた焦点距離の基準の位置として、ホログラムを作成し、その位置を基準にホログラム再生処理を行う。
【0122】
ここで、この実施形態2で表示されるBスコープ画像においては、被検査体に送信される集束超音波の焦点距離は、この被検査体内部に想定される反射源の深さとは必ずしも一致していないことに留意を要する。
【0123】
つまり、この場合、反射源から離れた位置に焦点を持つ集束超音波を用いて探傷を行い、その焦点位置を基準としてホログラムを作成、再生することで、実際の反射源位置近傍に反射源の再生像が映像化されることになる。
【0124】
このため、被検査体内部に傷などの反射源が存在した場合、この反射源からの信号は、焦点からずれて拡散した超音波1101(図11)により、図7で説明したように、水平方向に広がって受信される。ここで、この図7は、被検査体が内部に加工された横穴を有する場合の受信波の例である。
【0125】
この場合、反射源は、ある深さ(Z軸)位置に局所的に存在しているにもかかわらず、送信位置(X軸)が移動したとき拡散した超音波が反射源に当たってしまうため、反射信号が左右に円弧状に広がった形で受信されてしまうことが判る。
【0126】
次のBスコープ表示処理(S500)では、受信信号を送信位置(横軸)と伝播時間又は伝播距離(縦軸)の関係を2次元のグラフとして表示する。そして、以上の探傷処理を1回実行したら、次の画像データ演算(2)処理(S700)に進む。
【0127】
なお、このとき被検査体の板厚及び超音波の音速から、反射源による受信信号が得られるまでの時間を予測し、その予測時間で決まる時刻の前後に時間幅(ウィンドウ)を設定して時間ゲートとし、ゲート時間内での受信信号の有無を2値化して表示しても良い。
【0128】
また、時間ゲートによらず、受信信号の強度に応じた白黒濃淡や色分けを用いて受信波形を表示するようにしてもよい。
【0129】
ここで、この実施形態2では、上記したように、反射源の実際の位置或いは形状よりも広がってしまう画像から、本来の反射源の状態(位置或いは形状)を復元するための信号処理が、次の画像データ演算(2)処理(S700)で施されるようになっている。
【0130】
このS700による処理は、焦点位置がずれた超音波で得られてしまう、横に広がったBスコープ画像データからホログラムを作成し、本来の反射源の正確な画像を再生する処理となるが、ここで、この画像データ演算(2)の処理手順も、基本的には、図18に示した実施形態1と同じである。
【0131】
しかして、この実施形態2では、この処理S700の内容が、図24に示すようになっている。そして、この図24による処理手順が、図18に示した実施形態1の処理手順と異なっている点は、ホログラムを作成する際の焦点距離設定処理(S7020)にあり、その他の点はおなじである。
【0132】
つまり、図18の処理(S702)では、フラットな波面をもつ超音波の伝播時間の最小値を焦点距離として設定しているが、図24の処理(S7020)では、超音波探傷を実行する際、予め設定しておいた集束超音波の焦点距離がそのまま設定されるようになっている点で異なっているだけである。
【0133】
従って、この図24による処理手順では、この予め設定しておいた集束超音波の焦点距離を基準にしてホログラムが作成され、その位置を基準にしてホログラム再生処理が実行されることになるが、ここで、この図24による処理も、基本的な点では、図18で説明した処理と同じなので、詳しい説明は割愛する。
【0134】
そして、以下では、この実施形態2の場合、焦点距離と反射源の位置がずれていた場合でもホログラムを用いることで、傷や欠陥などの反射源の映像が正確に復元できる理由についてだけ詳細に説明する。
【0135】
まず、図11の(a)に示すように、予め設定した焦点距離とは異なる深さに反射源が存在していた場合においても、超音波探傷を実行すればBスコープ画像データが得られる。
【0136】
このとき、焦点距離1100に設定して、アレイセンサ101から送信された集束超音波の波面を見てみると、集束点1102を仮想音源として、ここから拡散されてゆく集束超音波1101と見做すことができる。
【0137】
このことから、アレイセンサ101から送信された集束超音波による探傷結果は、集束点1102を仮想音源とし、ここから送信され拡散してきた超音波による探傷結果として取り扱えることが判る。
【0138】
具体的には、アレイセンサ101による探傷で求めた伝播時間から、焦点距離1100までの伝播時間を減算することにより、仮想の探傷面1103上にある仮想音源1102からの伝播時間に換算できるのである。
【0139】
そこで、この仮想音源1102による伝播時間と参照波を比較して、図11の(b)に示すように、仮想探傷面に移動したホログラム1104を作成し、ホログラムを再生する。このときのホログラムの再生は、既に説明したように、数2式が用いられる。
【0140】
ここで、この数2式は、ホログラムの強度をもった球面波(exp(ikr)/r)を加算(積分)した数式になっている。従って、これを模式的に表せば、図11(b)に白黒の2値で表現してあるホログラムの強度をもった球面波が、図示のように、ホログラムの各点から送信され、これらの球面波が重ね合わされ、再生波になることを意味する。
【0141】
このホログラム108の再生にあたっては、仮想音源1102が水平に移動して作られる仮想探傷面1103に正しくホログラムを位置させることが肝要である。この仮想探傷面に移動したホログラム1104からホログラムの強度を持った球面波が重ね合わされてこそ、実際に反射源が存在した位置、又は大きさの再生像114が得られるからである。
【0142】
以上のように、この実施形態2では、反射源から離れた位置に焦点をもった集束超音波を用い、その焦点位置を基準にしてホログラムを作成し再生することにより、実際の反射源の位置の近傍に、反射源の再生像が得られるようにしたものである。
【0143】
ここで、図12は、このときのホログラムの一例で、図13は、再生像の一例であるが、これら図12と図13のホログラム処理のもとになったBスコープ画像は図7に示した画像である。
【0144】
従って、この実施形態2によれば、水平方向に広がったBスコープ画像から仮想的な探傷面を設定し、この仮想の探傷面においてホログラムを作成し、このホログラムから反射源の映像が再構成させるようにしたので、反射像の拡がりによる影響が低減でき、本来の反射源の形状、位置、大きさに良く類似した欠陥の画像を容易に得ることができる。
【0145】
また、この実施形態2によれば、予め焦点距離1100を1パターンにしているため、被検査体に深さの異なる複数個の欠陥が存在していた場合でも、仮想探傷面によるホログラフィ処理による映像化により、反射源が存在する本来の位置に、当該反射源を映像化することができる。
【0146】
以上説明したように、上記実施形態によれば、アレイセンサによる高速走査を実現する効果に加えて、被検査体内部に深さの異なる複数個の反射源が存在していても、最初に設定した焦点位置を基準とした伝播時間からホログラムを作成、再生することで、焦点位置のずれの内場合の映像と同等の高精度な欠陥映像を得ることができる。
【0147】
【発明の効果】
本発明によれば、アレイセンサを用いた電子走査により反射源からの反射波を用いてホログラムを作成することで、従来のセンサを機械走査による2次元走査を用いる場合に比べて、高速なデータ収録が可能になる。
【0148】
また、アレイセンサの遅延時間を変更することで、焦点位置が可変で、且つ、波面の乱れのなくい集束超音波で得られた波形から正確なホログラムを作成することができ、高精度な欠陥映像化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波探傷装置における超音波ホログラフィ法の動作原理の概略を示す説明図である。
【図2】本発明による超音波探傷装置の実施形態を示すブロック図である。
【図3】本発明による超音波探傷装置の実施形態におけるシステム構成の一例を示す説明図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるアレイセンサの動作説明図である。
【図5】本発明の一実施形態における超音波探傷動作の説明図である。
【図6】本発明の一実施形態におけるBスコープ像の一例を示す説明図である。
【図7】本発明の一実施形態におけるBスコープ像の他の一例を示す説明図である。
【図8】本発明の一実施形態における探傷波形の一例を示す説明図である。
【図9】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態による動作の一例を示す説明図である。
【図10】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態による動作の他の一例を示す説明図である。
【図11】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態による動作の一例を示す説明図である。
【図12】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態におけるホログラムの一例を示す波形図である。
【図13】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態におけるホログラム再生像の一例を示す説明図である。
【図14】本発明の超音波探傷装置におけるホログラムの作成方法の説明図である。
【図15】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図16】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態における画像データ演算(1)の処理手順を示すフローチャートである。
【図17】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態におけるBスコープデータの説明図である。
【図18】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態における画像データ演算(2)の処理手順を示すフローチャートである。
【図19】本発明による超音波探傷装置の一実施形態におけるホログラム再生結果データの一例を示す説明図である。
【図20】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態におけるホログラム再生値のしきい値処理を示すフローチャートである。
【図21】本発明による超音波探傷装置の第1の実施形態におけるホグラム処理のための初期データの説明図である。
【図22】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図23】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態における画像データ演算(1)の処理手順を示すフローチャートである。
【図24】本発明による超音波探傷装置の第2の実施形態における画像データ演算(2)の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100 被検査体
101 アレイセンサ(一次元探触子)
103 反射源
104 反射源からのエコー
105 底面エコー
108 ホログラム
110 参照波
111 径路差
112 再生領域
114 再生像
200 本発明による超音波探傷システム
201 映像処理部
202 素子遅延時間計算部
203 演算処理部
204 表示部
205 記憶装置
211 多チャンネル探傷部
212 素子遅延時間設定部
213 記憶装置
214 遅延器
215 A/D変換器
216 送受信器
217 加算器
218 表示処理部
218 表示部
301 計算機
302 キーボード
303 ポインタデバイス
306 アレイセンサ固定用治具
1100 焦点距離
1101 集束超音波
1102 仮想音源
1103 仮想探傷面
1104 仮想探傷面に移動したホログラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for displaying ultrasonic flaw detection results, and more particularly to a method and apparatus for displaying flaw detection results by an ultrasonic holography method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the A scope method (A scan graphic), the B scope method (B scan graphic), and the C scope method (C scan graphic) are used to display the ultrasonic flaw detection results.
[0003]
First, the A scope method is a method in which time is taken on the horizontal axis and the intensity of the reflected wave (echo) is taken on the vertical axis, and a graphic display is made. The position on the inspection object and the sound wave propagation time are displayed in rectangular coordinates (X, Z axes), and the flaw detection result can be expressed as a cross-sectional view of the object to be inspected.
[0004]
On the other hand, the C scope method expresses the flaw detection result in the form of a plan view (X and Y axes) as viewed from above the inspection object. Therefore, the flaw detection result by each of the A, B, and C scope methods. In this display technique, the time and intensity of the signal obtained by ultrasonic flaw detection are used as they are for display.
[0005]
However, in ultrasonic flaw detection, it may be difficult to identify whether the obtained signal is due to a defect due to the following two factors, and flaw detection may be difficult.
[0006]
The first factor is due to the diffusion of the ultrasonic wave with the distance. The transmitted ultrasonic wave is diffused and the reflected wave from a wide range is received, so the position and number of the reflection sources cannot be specified.
[0007]
The second factor is that ultrasonic waves originating from other than the reflection source due to a defect or the like to be inspected are received depending on the internal state (welded part or shape) of the inspection object.
[0008]
Due to these factors, in ultrasonic flaw detection, an ultrasonic probe is used at a position away from a reflection source such as a defect in the inspection object or at a position where there is no reflection source such as a defect to be inspected. There is a case where some signal is received.
[0009]
Therefore, in order to realize the flaw detection result display in which the number and position of the reflection sources can be clearly understood, not only the propagation time and intensity of the received ultrasonic wave, but also the flaw detection method focusing on the ultrasonic wave waveform and phase information, and There is a need for a display method. One such technique is an ultrasonic holography method that applies the principle of optical holography.
[0010]
Here, the optical holography method is a method in which phase-matched light such as laser light is incident on an object, phase information of light scattered from the object is recorded on a film as an interference pattern of incident light and scattered light, Thereafter, the phase information of the scattered light is reproduced again by applying light to the film.
[0011]
At this time, in general, an interference pattern of light scattered by an object and incident light (three-dimensional geometric information of the object) recorded on a film is a hologram, and light that interferes with a reflected wave from the object (incident wave in this example) Is referred to as a reference wave, and reproduction of interference information by applying light to the hologram is called reproduction of the hologram, and light applied to the hologram for hologram reproduction is called a reproduction reference wave.
[0012]
By the way, in the initial ultrasonic holography method, similarly to optical holography, a received wave and a reference wave are caused to interfere with each other to create a hologram. A three-dimensional image can be obtained by displaying the flaw detection result using this method.
[0013]
Here, the wavelength of ultrasonic waves is considerably longer than that of light, and there is no recording medium such as a film. However, several methods for realizing the method based on this principle have been proposed. One is a digital ultrasonic holography flaw detection method (see, for example, Patent Document 1).
[0014]
This digital ultrasonic holography flaw detection method uses a pulse echo by a spike-like transmission wave and creates a hologram by coincidence of a reception wave and a clock pulse instead of interfering with a reference wave. And the time resolution of the received wave are improved, and the measurement accuracy of the flaw detection result can be improved.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-54-8484
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art has not considered the point that two-dimensional movement of the ultrasonic probe is required for ultrasonic scanning, and has the following problems.
[0017]
In the conventional ultrasonic holography method including the digital ultrasonic holography flaw detection method, in order to receive the ultrasonic wave from the object to be inspected, the ultrasonic probe is precisely moved and scanned at a fine interval in two dimensions. The method is adopted.
[0018]
However, the scanning method employed in this conventional technique has a problem that it takes a long time for scanning.
[0019]
In addition, when a sufficient S / N ratio cannot be obtained, such as flaw detection of a welded portion, a focusing probe is required. In this case, a medium (shoe material) for adjusting the incident angle of ultrasonic waves is required. ) Is also necessary, and at this time, the presence of this medium may disturb the wavefront, making it impossible to create an accurate hologram.
[0020]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection result display method and apparatus capable of displaying high-accuracy ultrasonic flaw detection results at high speed.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to transmit ultrasonic waves of a predetermined mode from the probe to the object to be inspected, receive echoes reflected from the reflection source due to internal flaws, etc., and determine the position of the reflection source from the reception time of the echoes. In order to display the reflection source graphic, flaw detection data including the reception time of the echo is collected for each transmission / reception position of the probe, B scope graphic data is created from the flaw detection data for one line, and the B scope graphic An area including data is used as a reproduction area, a hologram is created by numerically interfering with a reference wave having a wave number k with respect to the flaw detection data, and hologram reproduction is performed using the sound velocity of the designated mode ultrasonic wave in the reproduction area, In the ultrasonic flaw detection result display method for displaying a reproduced image on the screen, a line sensor in which M (M = plural) ultrasonic transmission / reception elements are arranged in a line is used as the probe. The ultrasound transmission and reception time by each signal element sequentially individually selected from one to the other of the arrayed direction, the ultrasonic transmitting and receiving position relative to the object to be inspected is scanned in the arrangement direction of the ultrasonic transmitting and receiving elementsAfter that, the ultrasonic transmitting / receiving element is placed adjacent to N. ( N = multiple <M ) By dividing the element group into individual elements and setting the delay time of the drive pulse to be supplied to each element in the element group to a predetermined pattern, ultrasonic flaw detection by focused ultrasound can be obtained, and the echo The reception time is measured based on the focal position of the focused ultrasound.To be achieved.
[0022]
At this time, the plurality of elements selected as the element group are sequentially changed from one of the arranged directions to the other, and the distance to the reflection source is measured by the shortest time of the signal received by each element.You may make it.
[0023]
Furthermore, at this time, the delay time of the drive pulse by the predetermined pattern may be reset based on the distance to the reflection source measured by the shortest time.
[0024]
Further, the object is to transmit an ultrasonic wave of a predetermined mode to the object to be inspected, and to receive an echo reflected from a reflection source due to internal scratches, etc., and from the reception time of the echo, the reflection source In the ultrasonic flaw detector comprising a multi-channel flaw detector that creates the reflection source graphic data by determining the position of the reflection source, and an imaging processor that displays the generated graphic data on the screen, a plurality of the ultrasonic probe parts are provided. It is composed of a line sensor in which a plurality of ultrasonic transmission / reception elements are arranged in a line, and the multi-channel flaw detection unit sequentially transmits and receives ultrasonic transmission / reception times by each of the ultrasonic transmission / reception elements from one to the other in the arranged direction. And an element selection unit that scans an ultrasonic transmission / reception position with respect to the object to be inspected in an arrangement direction of the ultrasonic transmission / reception elements, and the imaging processing unit performs the process for each ultrasonic transmission / reception position. Means for collecting flaw detection data including the reception time of-, means for generating B scope graphic data from flaw detection data of one line scanning, and an area including the B scope graphic as a reproduction area, and ultrasonic waves in a designated mode Means for reproducing a hologram image by ultrasonic holography using the speed of sound and means for displaying the reproduced image on a screen in two or three dimensionsIn addition, the ultrasonic transmitting / receiving element of the line sensor is connected to the adjacent N ( N = multiple <M ) By dividing the element group into individual elements and setting the delay time of the drive pulse to be supplied to each element in the element group to a predetermined pattern, ultrasonic flaw detection by focused ultrasound can be obtained, and the echo Means are provided for measuring the reception time with reference to the focal position of the focused ultrasound.This is also achieved.
[0026]
At this time, beforeMeans for sequentially changing a plurality of elements selected as the element group from one of the arranged directions to the other, and means for measuring the distance to the reflection source by the shortest time of the signal received by each element It may be provided.
[0027]
Furthermore, at this time, the delay time of the driving pulse by the predetermined pattern may be reset based on the distance to the reflection source measured by the shortest time.
[0028]
As a result, the focal length can be automatically set with respect to the distance to the reflection source, and an ultrasonic signal having a focus near the position of the reflection source can be obtained even in the inspection of an object whose position is not known. Since a signal having a high S / N ratio can be obtained at a wide range of ultrasonic transmission / reception positions, a more accurate hologram can be created and a defect image can be formed with high accuracy.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0030]
First, the imaging procedure of the flaw detection result by the ultrasonic holography method of the present invention will be outlined with reference to FIG.
[0031]
First, FIG. 1A is a schematic diagram of an ultrasonic flaw detector, in which an ultrasonic wave 102 is incident from an
[0032]
Here, the
[0033]
Next, FIG. 1 (b) is a received waveform (flaw detection waveform) of the flaw detection result, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is the amplitude A of the signal intensity, which is reflected behind the ultrasonic transmission pulse. It is shown that an echo (reflected wave) 104 from the
[0034]
Next, FIG. 1 (c) shows a B-
[0035]
When comparing the B-
[0036]
Next, FIG. 1 (d) shows the creation status of the hologram. As shown in the figure, by making the reference wave 110 (for example, cos function) interfere numerically with the data of each point of the echo signal, A
[0037]
Here, with reference to FIG. 14, a method for creating a hologram will be briefly described by taking as an example a binarized hologram in which hologram values are recorded in binary values of “+1” and “−1”.
[0038]
First, the received waveform recorded at a certain ultrasonic transmission / reception position, for example, the received waveform x in FIG.1 , The propagation time Δt is obtained from the time difference between the transmission pulse and the echo as shown in the figure, and a hologram is created depending on what value the
[0039]
For example, in the case of the figure, as shown in (1), when the propagation time is Δt, the reference wave takes a value +1 at this time Δt. Therefore, in this way, when the reference wave takes a value of 0 or more, the value of the hologram is determined as +1.
[0040]
Further, at the propagation time Δt ′ in the case (2), the reference wave has a value of −1. Therefore, when the reference wave takes a value less than 0, the value of the hologram is set to -1.
[0041]
Thus, when the propagation time Δt of the echo signal and the reference wave are compared in this way and the holograms obtained by numerical interference are accumulated at each transmission / reception position, the
[0042]
Next, FIG. 1E shows a reproduction image creation process. The image of the
[0043]
FIG. 1 (f) is a display of a reproduced image. The
[0044]
According to this holographic processing, the influence of ultrasonic diffusion is reduced, so that a higher-accuracy video can be obtained as compared with the display using the B scope image.
[0045]
Therefore, the present invention will be described more specifically below with reference to a plurality of illustrated embodiments.
[0046]
First, FIG. 2 is Embodiment 1 (first embodiment) of the present invention. In the figure, 200 represents the entire ultrasonic flaw detection system (the entire system). It is roughly divided into a multi-channel
[0047]
First, the
[0048]
Next, the
[0049]
The
[0050]
Here, the
[0051]
The
[0052]
The element delay
[0053]
Therefore, the
[0054]
Next, FIG. 3 shows a configuration example of the flaw detection system according to the first embodiment. The
[0055]
On the other hand, the
[0056]
The
[0057]
Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 4 shows the operation of the
[0058]
Here, the generation and reception of focused ultrasonic waves will be described. First, in such an ultrasonic flaw detection system, pulsed ultrasonic waves are sequentially generated at a predetermined cycle, and echoes are received once each time. The flaw detection operation is performed, and the period for one time at this time is the flaw detection period.
[0059]
At this time, in the first embodiment, the plurality of (here, 72) elements provided in the
[0060]
Here, in the first embodiment, as described above, the
[0061]
At this time, the above-described electronic scanning can be obtained by further switching the element group from one end of the
[0062]
Specifically, when the first to fifth elements of the 72 elements arranged in a line in the
[0063]
Returning to FIG. 4, the focused ultrasonic waves from the element group consisting of the five elements of the
[0064]
Here, this delay time pattern has the above-described flaw detection period as one cycle, and plays the role of a trigger signal for the transceiver. Then, the waveform 4a and the waveform 4e in the delay time pattern at this time means that transmission is performed earlier than the central waveform 4c.
[0065]
Therefore, if the five elements in the element group at this time are a, b, c, d, and e, first, in the above-described flaw detection period, first, the two elements a and e at both ends of the five elements first generate ultrasonic waves. Then, the second two elements b and d from both ends generate ultrasonic waves, and finally the central element c generates ultrasonic waves.
[0066]
As a result, the wavefront of the ultrasonic wave propagating inside the object to be inspected 100 progresses quickly at both ends and becomes a wavefront delayed at the center, so that a focused ultrasonic wave is formed. On the other hand, in the case of reception, the signal received at the center is received with a slight delay compared to the signals obtained at the elements at both ends, and this is added by the
[0067]
When electronic scanning is performed in this state and the ultrasonic transmission / reception position is scanned at a high speed, the delay time pattern is constant, but the combination of elements to which the pattern is applied is sequentially changed to have the same focal position. The flaw detection is performed while the focused ultrasonic wave moves in the right direction in the drawing from the vicinity of the reflection source A to the vicinity of the reflection source B.
[0068]
By the way, in the conventional ultrasonic holography method, a method of mechanically moving the ultrasonic probe has been adopted in order to realize scanning of the ultrasonic transmission / reception position. Here, in the case of such mechanical scanning, the moving speed of the probe is about several tens mm / second to about 100 mm / second.
[0069]
On the other hand, in the case of electronic scanning, it is only necessary to switch the signal. Therefore, the moving speed is 10 times or more easier than mechanical scanning. Therefore, according to this embodiment, the flaw detection time can be sufficiently shortened. be able to.
[0070]
Next, as examples of flaw detection results according to this embodiment, B scope images at the ultrasonic transmission / reception position A (501) and the ultrasonic transmission / reception position B (502) shown in FIG. 5 are shown in FIGS. FIG. 8 is an example of an echo waveform in the case of FIG.
[0071]
Here, first, in the case of the B scope image of the reflection source A at the transmission position A in FIG. 6, since the reflection source A is located at the focal position of the ultrasonic wave as apparent from FIG. A sharp B-scope image that is hardly affected by this is obtained.
[0072]
On the other hand, in the case of the B scope image of the reflection source B at the transmission position B in FIG. 7, since the reflection source B is located at a position away from the focal position of the ultrasonic wave, it is greatly affected by the diffusion of the ultrasonic wave. It can be seen that only the B-scope video that has spread widely is obtained.
[0073]
As can be easily understood from FIGS. 6 and 7, in the defect imaging method by the conventional ultrasonic flaw detection method using the array sensor, when the reflection source position is close to the focal position of the incident ultrasonic wave, actual reflection is performed. Although the image is formed in a shape almost the same as that of the source, the more the image deviates from the focal position, the more influenced by the diffusion, and only the expanded image can be obtained, and the error from the actual shape and position of the reflection source increases.
[0074]
Therefore, according to the present invention, the influence of such diffusion can be reduced, and the shape and position of the reflection source can be obtained with high accuracy. Therefore, in the above embodiment, the processing shown in the flowchart of FIG. It is configured to be executed so that the focus of the focused ultrasound by the array sensor is automatically tied to the depth of the reflection source, such as a defect.
[0075]
Here, the processing according to the flowchart of FIG. 15 is executed by the
[0076]
In the process of S20, a signal is sent from the
[0077]
The
[0078]
Thus, these echoes received by the
[0079]
At this time, since the defect inside the object to be inspected exists between the surface and the bottom surface, if the echo includes a reflected wave whose propagation time is shorter than the echo from the bottom surface of the object to be inspected Can be regarded as having a reflection source that seems to be defective.
[0080]
Therefore, the process S40 executed next to the process S30 is set as image data calculation (1), and FIG. 16 is a flowchart showing the processing procedure.
[0081]
The process of FIG. 16 is a process for determining whether or not the propagation time of the received signal is between the front surface and the bottom surface of the device under
[0082]
Thereafter, in the
[0083]
On the other hand, when the propagation time is not the minimum value, the
[0084]
The B scope data created in this way is supplied to the
[0085]
By the way, in actual flaw detection, except in exceptional cases, it is unclear at which depth in the body to be inspected a defect serving as a reflection source. As shown in FIG. 9A, the shortest propagation time in the reception time corresponds to the propagation time corresponding to the
[0086]
Accordingly, if there is a reflector inside the object to be inspected, the distance from the surface of the object to be inspected to the reflection source corresponds to this
[0087]
Therefore, as shown in FIG. 9 (a), after flaw detection is performed once with the delay time patterns (waveforms 8a to 8e) having the same delay time for each element, a focused ultrasonic wave is transmitted to perform flaw detection again. . At this time, the element delay
[0088]
The focal length of the focused ultrasonic wave at this time is the shortest propagation time obtained when the element delay
[0089]
As in the case of flaw detection using the first delay time pattern, flaw detection data is collected (S30), B scope data is created (S40), and the B scope is displayed (S50).
[0090]
When the flaw detection is completed in the second delay time (S60), the process proceeds to the image data calculation (2) process including the hologram process (S70). Here, the processing procedure of the image data calculation (2) by this processing S70 is shown in the flowchart of FIG.
[0091]
In the processing of FIG. 18, first, parameters necessary for holography processing are read into the arithmetic processing unit 203 (S701). As shown in FIG. 21 as an example, the initial parameters read at this time include the frequency and sound velocity of the ultrasonic wave used for flaw detection, and the refraction angle, as well as the angular frequency ω for creating the hologram. Instead of the angular frequency ω, a frequency or wave number that is an amount proportional to the angular frequency ω may be used as the creation parameter.
[0092]
The first stage of the process of FIG. 18 is a hologram creation process, which uses the read initial parameters to create a hologram from the propagation time of the received waveform and the reference wave (S703). At this time, the transmission ultrasonic wave from the
[0093]
Since the focal point is concentrated in the vicinity of the defect in this manner, the ultrasonic wave is concentrated near the defect rather than the normal transmission wave, so that an echo with less noise and a higher S / N ratio is obtained. As a result, in the obtained hologram, the noise is reduced. The impact of has been reduced.
[0094]
In creating the hologram (S703) described above, the focal position of the focused ultrasonic wave in the second flaw detection, that is, the minimum value of the propagation time obtained in the first flaw detection is read into the
[0095]
[Expression 1]
As shown in
[0096]
For this reason, as a reference for the propagation time when obtaining the propagation time, the ultrasonic transmission position located on the
[0097]
Further, in
[0098]
Next, as a second stage in the process of FIG. An example of the hologram reproducing method at this time is shown in
[0099]
[Expression 2]
Then, a hologram reproduction process is performed by adding spherical waves having a wave number k determined by the angular frequency ω for hologram creation (S704). Here, the angular frequency ω and the wave number k can be expressed as k = ω / V using the ultrasonic sound velocity V propagating through the
[0100]
Next, a certain threshold value (threshold value) is determined for the reproduced value of this hologram, and a value exceeding that value is used as the image of the reflection source). A specific example of the flow of processing based on the threshold at this time is processing for executing S7052 as a result of the determination processing in S7051 as shown in the flowchart of FIG.
[0101]
Thereafter, the completion of the reproduction process for all data is confirmed (S706), and the reproduction data including the reproduction value is processed into a two-dimensional or three-dimensional image by the
[0102]
Therefore, according to the first embodiment, a focused ultrasonic wave focused on the vicinity of a reflection source such as a defect is generated, and an echo is detected by using the focused ultrasonic wave. As a result, the influence of noise in the obtained hologram can be minimized.
[0103]
At this time, once the flat ultrasonic wave is transmitted, the position of the reflection source is detected by paying attention to the shortest echo time, and the focal position necessary for generating a focused ultrasonic wave having a focal point in the vicinity is automatically set. Since it is provided, the operation is simple and high accuracy can be easily maintained.
[0104]
In the first embodiment, since an array sensor is used to obtain flaw detection by electronic scanning, the time required for flaw detection processing can be shortened, and a hologram with less noise created from an echo having a high S / N ratio. Thus, finally, it is possible to obtain a defective image by a hologram reproduction image with little influence of noise.
[0105]
Next, a second embodiment (second embodiment) of the present invention will be described. In addition, this
[0106]
Therefore, also in the second embodiment, the
[0107]
First, also in this embodiment, as shown in FIG. 10, this embodiment is used for flaw detection when a plurality of reflection sources (here, two reflection sources A and B) exist in the inspected
[0108]
In this case as well, as in the first embodiment, the operation is performed according to the flowchart shown in FIG. 15, and ultrasonic waves having a flat wavefront are incident on each position of the inspected
[0109]
In this case, first, as shown in FIG. 10, in order to detect the reflection source A existing at a shallow position inside the object to be inspected, a delay time pattern P1 (waveforms 9a to 9e) is supplied to the
[0110]
In this way, when the reflection source position and the focal position are relatively close, as described in the first embodiment, since the intensity of the ultrasonic wave is sufficiently strong, it is less likely to miss an echo from a small reflection source. Since the ultrasonic wave has little spread at the focal position, the size of the reflection source is not overestimated.
[0111]
However, when flaw detection is performed on the reflection source B located at a slightly deeper location, the reflection source position and the focal position are shifted in the same delay time pattern P1, so that the signal intensity is also described as described in the first embodiment. However, since only an unclear echo affected by the spread of ultrasonic waves is obtained, accurate flaw detection is difficult.
[0112]
Here, an example of a B scope (a diagram showing the relationship between the ultrasonic wave transmission / reception position and the propagation time) by the reflection source deviated from the focal position is as shown in FIG.
[0113]
Therefore, in order to appropriately inspect a plurality of reflection sources having different depths, the focus of the focused ultrasound is changed for each of the reflection sources, and for example, the focus of the focused ultrasound is also applied to the reflection source B of FIG. For example, a large number of delay time patterns are prepared, and focused ultrasonic waves with different focal points are repeatedly transmitted to the inside of the inspected object. It is necessary to repeat the flaw detection by changing the delay time while changing the focal position little by little in the depth direction until the echo of the reflection source B according to 9f to 9j) is obtained.
[0114]
However, if a large number of delay time patterns are prepared in this way and they are used sequentially to perform ultrasonic flaw detection, a great deal of time is required for flaw detection, and there are a large number of defects in the inspected body. If so, it is not practical.
[0115]
Therefore, in the second embodiment, even if the defect is greatly deviated from the focal position, a high-accuracy image can be obtained only by flaw detection by one focused ultrasonic wave. For this purpose, the flaw detection method shown in FIG. The process shown in the flowchart of FIG. 22 is employed.
[0116]
11 and 22, first, as an initial setting, a delay time pattern (waveforms 10a to 10e) corresponding to the
[0117]
Next, flaw detection is started (S200). Then, based on the delay time set by the element delay
[0118]
Then, when an echo from the reflection source appears, this is captured by the
[0119]
Thereafter, image data calculation (1) is performed (S400), and the B scope image data is processed from the transmission position and the propagation time or propagation distance of the received signal. The processing here is basically the same as in the first embodiment.
[0120]
However, in the first embodiment, as described with reference to FIG. 16, the process S403 is provided, and the value with the shortest propagation time is set as the second focal length, and the propagation time Δt is corrected when the hologram is created.
[0121]
However, as shown in FIG. 23, the second embodiment is different in that the propagation time Δt is corrected depending on the initial focal length. That is, in this case, the point that the above-described processing S403 is not provided is different, and in the creation of the hologram, a hologram is created as a reference position of the first given focal length, and the hologram reproduction process is performed based on the position. I do.
[0122]
Here, in the B scope image displayed in the second embodiment, the focal length of the focused ultrasonic wave transmitted to the object to be inspected does not necessarily match the depth of the reflection source assumed inside the object to be inspected. Note that it is not.
[0123]
In other words, in this case, flaw detection is performed using focused ultrasonic waves having a focal point at a position away from the reflection source, and a hologram is created and reproduced using the focal position as a reference, so that the reflection source is located near the actual reflection source position. The reproduced image is visualized.
[0124]
For this reason, when a reflection source such as a scratch is present inside the object to be inspected, the signal from the reflection source is horizontal as described with reference to FIG. 7 by the ultrasonic wave 1101 (FIG. 11) diffused out of focus. Received spreading in the direction. Here, FIG. 7 is an example of a received wave when the object to be inspected has a lateral hole machined therein.
[0125]
In this case, although the reflection source is locally present at a certain depth (Z-axis) position, the diffused ultrasonic wave hits the reflection source when the transmission position (X-axis) is moved. It can be seen that the signal is received in the form of an arc extending left and right.
[0126]
In the next B scope display process (S500), the received signal is displayed as a two-dimensional graph of the relationship between the transmission position (horizontal axis) and the propagation time or propagation distance (vertical axis). When the above flaw detection process is executed once, the process proceeds to the next image data calculation (2) process (S700).
[0127]
At this time, the time until the reception signal by the reflection source is obtained is predicted from the thickness of the object to be inspected and the sound speed of the ultrasonic wave, and the time width (window) is set before and after the time determined by the prediction time. A time gate may be used, and the presence / absence of a received signal within the gate time may be binarized and displayed.
[0128]
Further, the received waveform may be displayed using black and white shading or color coding according to the intensity of the received signal regardless of the time gate.
[0129]
Here, in the second embodiment, as described above, the signal processing for restoring the original state (position or shape) of the reflection source from the image that is wider than the actual position or shape of the reflection source, The following image data calculation (2) process (S700) is performed.
[0130]
The process in S700 is a process of creating a hologram from B-scope image data spread laterally, which is obtained by an ultrasonic wave whose focal position is shifted, and reproducing an accurate image of the original reflection source. Thus, the processing procedure of the image data calculation (2) is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0131]
Therefore, in the second embodiment, the contents of this process S700 are as shown in FIG. The processing procedure shown in FIG. 24 is different from the processing procedure of the first embodiment shown in FIG. 18 in the focal length setting process (S7020) when creating a hologram, and the other points are the same. is there.
[0132]
That is, in the process of FIG. 18 (S702), the minimum value of the propagation time of the ultrasonic wave having a flat wavefront is set as the focal length, but in the process of FIG. 24 (S7020), when ultrasonic flaw detection is executed. The only difference is that the focal length of the focused ultrasound set in advance is set as it is.
[0133]
Therefore, in the processing procedure according to FIG. 24, a hologram is created with reference to the focal length of the previously set focused ultrasound, and the hologram reproduction processing is executed with reference to the position. Here, the processing according to FIG. 24 is also the same as the processing described with reference to FIG.
[0134]
In the following, in the case of the second embodiment, only the reason why the image of the reflection source such as a scratch or a defect can be accurately restored by using the hologram even when the focal length and the position of the reflection source are deviated. explain.
[0135]
First, as shown in FIG. 11A, even when a reflection source exists at a depth different from a preset focal length, B-scope image data can be obtained by performing ultrasonic flaw detection.
[0136]
At this time, when the
[0137]
From this, it can be seen that the flaw detection result by the focused ultrasonic wave transmitted from the
[0138]
Specifically, the propagation time from the
[0139]
Therefore, by comparing the propagation time by the
[0140]
Here,
[0141]
When reproducing the
[0142]
As described above, in the second embodiment, the position of the actual reflection source is obtained by using the focused ultrasonic wave having a focal point at a position away from the reflection source and generating and reproducing the hologram with reference to the focal position. The reproduction image of the reflection source is obtained in the vicinity of.
[0143]
Here, FIG. 12 shows an example of the hologram at this time, and FIG. 13 shows an example of the reproduced image. FIG. 7 shows the B scope image that is the basis of the hologram processing of FIG. 12 and FIG. It is an image.
[0144]
Therefore, according to the second embodiment, a virtual flaw detection surface is set from the B scope image spread in the horizontal direction, a hologram is created on the virtual flaw detection surface, and the image of the reflection source is reconstructed from the hologram. As a result, the influence of the spread of the reflected image can be reduced, and an image of a defect that closely resembles the shape, position, and size of the original reflection source can be easily obtained.
[0145]
Further, according to the second embodiment, since the
[0146]
As described above, according to the above-described embodiment, in addition to the effect of realizing high-speed scanning by the array sensor, even if a plurality of reflection sources having different depths exist in the inspected object, the first setting is performed. By creating and reproducing a hologram from the propagation time with reference to the focal position, it is possible to obtain a highly accurate defect image equivalent to the image in the case of the deviation of the focal position.
[0147]
【The invention's effect】
According to the present invention, a hologram is created by using a reflected wave from a reflection source by electronic scanning using an array sensor, so that high-speed data can be obtained compared with a case where a conventional sensor uses two-dimensional scanning by mechanical scanning. Recording is possible.
[0148]
In addition, by changing the delay time of the array sensor, it is possible to create an accurate hologram from the waveform obtained from the focused ultrasound with variable focal position and no wavefront disturbance. Visualization becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an operation principle of an ultrasonic holography method in an ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a system configuration in an embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of an array sensor in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an ultrasonic flaw detection operation in one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a B scope image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating another example of the B scope image according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a flaw detection waveform in one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of an operation according to the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of the operation according to the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the ultrasonic flaw detector according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a waveform diagram showing an example of a hologram in the second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a hologram reproduction image in the second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a hologram creation method in the ultrasonic flaw detector of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure of image data calculation (1) in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram of B scope data in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure of image data calculation (2) in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of hologram reproduction result data in an embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 20 is a flowchart showing a threshold value process of a hologram reproduction value in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram of initial data for hologram processing in the first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 22 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing a processing procedure of image data calculation (1) in the second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 24 is a flowchart showing a processing procedure of image data calculation (2) in the second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Inspected object
101 Array sensor (one-dimensional probe)
103 Reflection source
104 Echo from reflection source
105 Bottom echo
108 hologram
110 Reference wave
111 path difference
112 Playback area
114 Reconstructed image
200 Ultrasonic flaw detection system according to the present invention
201 Video processing unit
202 Element delay time calculation unit
203 arithmetic processing unit
204 display
205 storage device
211 Multi-channel flaw detector
212 Element delay time setting section
213 storage device
214 Delayer
215 A / D converter
216 transceiver
217 Adder
218 Display processing unit
218 display
301 computer
302 keyboard
303 Pointer device
306 Jig for fixing array sensor
1100 Focal length
1101 Focused ultrasound
1102 Virtual sound source
1103 Virtual flaw detection surface
1104 Hologram moved to virtual flaw detection surface
Claims (6)
前記探触子として、M(M=複数)個の超音波送受信素子が一列に配列されたラインセンサを用い、
前記超音波送受信素子の各々による超音波の送受信時間を前記配列された方向の一方から他方に順次個別に選択し、
前記被検査体に対する超音波送受信位置が、前記超音波送受信素子の配列方向に走査されるようにした上で、
前記超音波送受信素子を、隣接しているN ( N=複数<M ) 個の素子からなる素子群に分け、
前記素子群の中の各素子に供給すべき駆動パルスの遅延時間を所定のパターンにすることにより、
集束超音波による超音波探傷が得られ、
前記エコーの受信時間が、前記集束超音波の焦点位置を基準にして測定されることを特徴とする超音波探傷結果表示方法。Transmits ultrasonic waves in a predetermined mode from the probe to the object to be inspected, receives echoes reflected from the reflection source due to internal flaws, etc., and determines the position of the reflection source from the reception time of the echoes. To display flaw detection data including the reception time of the echo for each transmission / reception position of the probe, create B scope graphic data from flaw detection data for one line, and include the B scope graphic data Is used as a reproduction area, a hologram is created by numerically interfering with a reference wave having a wave number k with respect to the flaw detection data, and hologram reproduction is performed in the reproduction area using the sound velocity of the designated mode ultrasonic wave. In the ultrasonic flaw detection result display method of the display method,
As the probe, a line sensor in which M (M = plural) ultrasonic transmitting / receiving elements are arranged in a line is used.
The ultrasonic transmission / reception time by each of the ultrasonic transmission / reception elements is individually selected sequentially from one of the arranged directions to the other,
After the ultrasonic transmission / reception position with respect to the object to be inspected is scanned in the arrangement direction of the ultrasonic transmission / reception elements ,
The ultrasonic transmission / reception elements are divided into adjacent element groups consisting of N ( N = plurality <M ) elements,
By making the delay time of the drive pulse to be supplied to each element in the element group into a predetermined pattern,
Ultrasonic flaw detection with focused ultrasound is obtained,
An ultrasonic flaw detection result display method , wherein the reception time of the echo is measured with reference to a focal position of the focused ultrasonic wave.
前記素子群として選択される複数の素子を、前記配列された方向の一方から他方に順次変化させ、
各素子で受信された信号の最短時間により前記反射源までの距離が測定されるようにしたことを特徴とする超音波探傷結果表示方法。The ultrasonic flaw detection result display method according to claim 1,
A plurality of elements selected as the element group are sequentially changed from one of the arranged directions to the other,
An ultrasonic flaw detection result display method characterized in that the distance to the reflection source is measured by the shortest time of a signal received by each element .
前記所定のパターンによる駆動パルスの遅延時間が、前記最短時間により測定した前記反射源までの距離に基づいて再設定されることを特徴とする超音波探傷結果表示方法。The ultrasonic flaw detection result display method according to claim 2,
The ultrasonic flaw detection result display method , wherein a delay time of the drive pulse by the predetermined pattern is reset based on a distance to the reflection source measured by the shortest time .
前記超音波探触部が、
複数個の超音波送受信素子を一列に配列したラインセンサで構成され、
前記多チャンネル探傷部が、
前記超音波送受信素子の各々による超音波の送受信時間を前記配列された方向の一方から他方に順次個別に制御し、前記被検査体に対する超音波送受信位置を前記超音波送受信素子の配列方向に走査させる素子選択手段を備え、
前記映像化処理部が、
前記超音波送受信位置毎に前記エコーの受信時間を含む探傷データを収集する手段と、
1ライン走査の探傷データからBスコープ図形データを作成する手段と、
前記Bスコープ図形が含まれた領域を再生領域とし、指定モードの超音波の音速を用いて超音波ホログラフィ法によるホログラム像を再生する手段と、
再生像を2次元又は3次元で画面表示する手段を備えた上で、
前記ラインセンサの超音波送受信素子を、隣接しているN ( N=複数<M ) 個の素子からなる素子群に分け、
前記素子群の中の各素子に供給すべき駆動パルスの遅延時間を所定のパターンにすることにより、
集束超音波による超音波探傷が得られ、
前記エコーの受信時間を、前記集束超音波の焦点位置を基準にして測定する手段が設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。 An ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves in a predetermined mode to the object to be inspected and receives echoes reflected from the reflection source due to internal flaws, etc., and obtains the position of the reflection source from the reception time of the echoes and reflects it In an ultrasonic flaw detector equipped with a multi-channel flaw detector for creating source graphic data and an imaging processing unit for displaying the generated graphic data on the screen ,
The ultrasonic probe is
Consists of a line sensor in which a plurality of ultrasonic transmitting and receiving elements are arranged in a line,
The multi-channel flaw detection unit is
The ultrasonic transmission / reception time of each of the ultrasonic transmission / reception elements is individually controlled sequentially from one of the arranged directions to the other, and the ultrasonic transmission / reception position with respect to the inspection object is scanned in the arrangement direction of the ultrasonic transmission / reception elements. Comprising element selection means for
The imaging processing unit
Means for collecting flaw detection data including the reception time of the echo for each ultrasonic transmission / reception position;
Means for creating B-scope graphic data from flaw detection data for one-line scanning;
Means for reproducing a hologram image by an ultrasonic holography method using an ultrasonic velocity of a designated mode as a reproduction area, wherein the area including the B scope graphic is a reproduction area;
With a means for displaying the reconstructed image in two or three dimensions on the screen,
The ultrasonic transmission / reception elements of the line sensor are divided into adjacent element groups composed of N ( N = plurality <M ) elements,
By making the delay time of the drive pulse to be supplied to each element in the element group into a predetermined pattern,
Ultrasonic flaw detection with focused ultrasound is obtained,
Wherein the reception time of the echo, the focused ultrasonic testing apparatus characterized by means for measuring in the ultrasonic reference focal position of are provided.
前記素子群として選択される複数の素子を、前記配列された方向の一方から他方に順次変化させる手段と、
各素子で受信された信号の最短時間により前記反射源までの距離を測定する手段とが設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。The ultrasonic flaw detector according to claim 4,
Means for sequentially changing a plurality of elements selected as the element group from one of the arranged directions to the other;
The means for measuring a distance to the reflection source by the shortest time of the signal received by each element is provided an ultrasonic flaw detection apparatus according to claim.
前記所定のパターンによる駆動パルスの遅延時間を、前記最短時間により測定した前記反射源までの距離に基づいて再設定する手段が設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 4 ,
An ultrasonic flaw detection apparatus comprising: means for resetting a delay time of the driving pulse according to the predetermined pattern based on a distance to the reflection source measured by the shortest time .
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