JPH1062394A - Method of setting sensitivity of ultrasonic flaw detecting device - Google Patents
Method of setting sensitivity of ultrasonic flaw detecting deviceInfo
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- JPH1062394A JPH1062394A JP8223718A JP22371896A JPH1062394A JP H1062394 A JPH1062394 A JP H1062394A JP 8223718 A JP8223718 A JP 8223718A JP 22371896 A JP22371896 A JP 22371896A JP H1062394 A JPH1062394 A JP H1062394A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波パルスの反
射波を用いて材料内部の欠陥の探傷を行なう超音波探傷
法において、デジタル信号処理によるパルス圧縮処理を
適用する際に、不感帯が少なくなるように探傷感度を設
定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method for detecting flaws in a material using a reflected wave of an ultrasonic pulse, in which a dead zone is reduced when pulse compression processing by digital signal processing is applied. The present invention relates to a method for setting the flaw detection sensitivity so as to be as follows.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波探傷は、超音波パルス波を材料に
入射せしめ、そのエコー信号を基に材料中の欠陥を探傷
するものである。超音波探傷の信頼性や欠陥検出能力は
エコー信号のSN比(信号対雑音比)で決まり、SN比
を向上させるための努力が多く払われている。2. Description of the Related Art Ultrasonic flaw detection involves irradiating an ultrasonic pulse wave onto a material and detecting defects in the material based on the echo signal. The reliability of ultrasonic flaw detection and the ability to detect defects are determined by the S / N ratio (signal-to-noise ratio) of the echo signal, and many efforts have been made to improve the S / N ratio.
【0003】SN比を大きく向上させる方法として、例
えば特開平7ー167844号公報には、デジタル信号
処理によるパルス圧縮技術を適用した超音波探傷方法が
開示されている。図6は、この技術の原理を示したもの
である。As a method for greatly improving the SN ratio, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-167844 discloses an ultrasonic flaw detection method using a pulse compression technique by digital signal processing. FIG. 6 illustrates the principle of this technique.
【0004】図6において、送信信号をパーソナルコン
ピュータ30で計算して作り、D/A変換器31でアナ
ログ信号に変換して送信増幅器32で増幅し、探触子2
6で超音波信号に変換して材料へ送り込む。エコー信号
は再び探触子26で電気信号に変換され、受信増幅器3
3で増幅され、更にA/D変換器34でデジタル信号に
変換された後、FIR(Finite Impulse Response )フ
ィルタ35でパルス圧縮処理を施される。パルス圧縮さ
れたエコー信号は、CRT表示器29aや欠陥判定のた
めの評価部でエコーの大きさが評価され、欠陥の有無の
判定に供される。A/D変換器と評価部のbit数として
は、一般に10bit程度が使用される。In FIG. 6, a transmission signal is calculated by a personal computer 30, converted into an analog signal by a D / A converter 31, amplified by a transmission amplifier 32, and
In step 6, the signal is converted into an ultrasonic signal and sent to the material. The echo signal is again converted into an electric signal by the probe 26 and
After being amplified by 3 and further converted into a digital signal by an A / D converter 34, a pulse compression process is performed by a FIR (Finite Impulse Response) filter 35. The magnitude of the echo of the pulse-compressed echo signal is evaluated by a CRT display 29a or an evaluation unit for defect determination, and is used to determine the presence or absence of a defect. Generally, about 10 bits are used as the number of bits of the A / D converter and the evaluation unit.
【0005】ここで、送信信号にはバースト波状の正弦
波を周波数変調したチャープ波(周波数が時間的に変化
する波形)や、位相変調した相補系列などが用いられ
る。これらの送信信号のパルス幅は長いが、パルス圧縮
処理により短く圧縮されるので、高い時間分解能が得ら
れる。[0005] Here, a chirp wave (a waveform whose frequency changes with time) obtained by frequency-modulating a sine wave in the form of a burst wave, a complementary sequence obtained by phase-modulation, or the like is used as a transmission signal. Although the pulse width of these transmission signals is long, they are compressed short by the pulse compression processing, so that a high time resolution can be obtained.
【0006】パルス圧縮処理は、FIRフィルタ35の
係数メモリに参照信号を書き込んでおき、FIRフィル
タ35で相互相関演算を行うことにより実行される。The pulse compression processing is executed by writing a reference signal in a coefficient memory of the FIR filter 35 and performing a cross-correlation operation by the FIR filter 35.
【0007】パルス圧縮処理技術はレーダの分野で周知
の技術(技術文献として、Rader Handbook, Skolnik, e
t.al, McGraw-Hill Inc., 1970がある)であり、位相を
符合化した波形又は周波数を変調させた波形(FM信
号)を送信波として採用し、受信波形と送信波形の相互
相関演算をとることにより、受信波のパルス時間幅を短
くすると同時に、信号の伝播途中に加わった雑音を低減
する技術である。長いパルス幅の送信信号を用いること
と、相互相関演算によって送信信号とは無相関のノイズ
を低減することにより、SN比を大きく向上できる。パ
ルス圧縮処理技術の超音波探傷法への応用については、
前記特開平7ー167844号公報に詳しく説明されて
いる。[0007] The pulse compression processing technology is a well-known technology in the field of radar (as a technical document, Rader Handbook, Skolnik, e
t.al, McGraw-Hill Inc., 1970), adopts a phase-encoded waveform or frequency-modulated waveform (FM signal) as a transmission wave, and calculates the cross-correlation between the reception waveform and the transmission waveform. In this technique, the pulse time width of a received wave is reduced, and at the same time, noise added during signal propagation is reduced. By using a transmission signal having a long pulse width and reducing noise uncorrelated with the transmission signal by a cross-correlation calculation, the SN ratio can be greatly improved. Regarding the application of pulse compression technology to ultrasonic flaw detection,
This is described in detail in the above-mentioned JP-A-7-167844.
【0008】図7にFIRフィルタ35のブロック図を
示す。図7において、35aは掛算器、35bは加算
器、35cはクロック1周期分の遅延回路を示す。クロ
ック信号に同期してサンプリングされた入力信号X(1
0bit )は、端子35dから入力され、128個の掛算
器35aに並列に入力される。各々の掛算器35aに
は、送信信号を127に時分割し、各分割点においてサ
ンプリングした128個の参照信号C1 〜C128 (10
bit )が入力されている。そして、クロックに同期した
タイミングで入力信号と参照信号の間に遅延回路35c
を介した積和演算が行われ、入力信号と参照信号との相
互相関が演算される。FIG. 7 is a block diagram of the FIR filter 35. In FIG. 7, 35a is a multiplier, 35b is an adder, and 35c is a delay circuit for one clock cycle. The input signal X (1) sampled in synchronization with the clock signal
0 bit) is input from the terminal 35d and is input in parallel to the 128 multipliers 35a. In each multiplier 35a, the transmission signal is time-divided into 127, and 128 reference signals C 1 to C 128 (10
bit) has been entered. A delay circuit 35c is provided between the input signal and the reference signal at a timing synchronized with the clock.
Are performed, and the cross-correlation between the input signal and the reference signal is calculated.
【0009】FIRフィルタ35においては、10bit
分の振幅の入力信号と参照信号との相互相関を演算する
と、出力信号の振幅は20数bit分もの大きな信号とな
るため、一般にFIRフィルタ35の掛算器35a、加
算器35bは20数bitの桁を持ったものが使われる。
一方、検波評価部4は10bitで十分であるので、この
20数bitの内の10bitを取り出して、評価部に用い
る。In the FIR filter 35, 10 bit
When the cross-correlation between the input signal and the reference signal having the amplitude of 1 min is calculated, the amplitude of the output signal becomes a signal as large as 20 bits, and therefore, the multiplier 35a and the adder 35b of the FIR filter 35 generally have 20 bits. Those with digits are used.
On the other hand, since 10 bits are sufficient for the detection evaluation section 4, 10 bits out of the 20 bits are extracted and used for the evaluation section.
【0010】このような超音波探傷法において、信号レ
ベルの設定は、従来、次のように行われている。まず、
参照信号については、分解能を最大限に上げるため、1
0bit の場合、最大振幅が511を超えない範囲で51
1に近い値となるように選ばれている。また、パルス圧
縮前の信号が飽和するレベルで、パルス圧縮後の信号も
大体飽和するように設定されている。このようにするた
め、出力信号の20数bitの内、有効な最上位bitの位置
を10bitのMSB(Most Significant Bit)として選
択して評価部へ出力するようにする。さらに、欠陥探傷
における感度設定は、基準となる面や人工傷からのエコ
ー高さが評価部やCRTで適当な値、例えば50%になる
ように受信増幅器33の増幅度を設定する。[0010] In such an ultrasonic flaw detection method, setting of a signal level is conventionally performed as follows. First,
For the reference signal, to maximize the resolution, 1
In the case of 0 bit, the maximum amplitude does not exceed 511.
It is chosen to be close to one. The level before the signal before the pulse compression is saturated is set so that the signal after the pulse compression is substantially saturated. In order to do this, the position of the effective most significant bit is selected as a 10-bit MSB (Most Significant Bit) out of the 20 bits of the output signal and output to the evaluation unit. Further, the sensitivity setting in the flaw detection is performed by setting the amplification degree of the receiving amplifier 33 so that the echo height from the reference surface or the artificial flaw becomes an appropriate value, for example, 50% in the evaluation unit or the CRT.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には、次のような問題があった。However, the prior art has the following problems.
【0012】垂直探傷において小さい欠陥を探傷しよう
とする場合、小さい人工傷、例えばφ2mm の平底穴か
らの信号が評価部で50%の大きさとなるように受信増
幅器33の増幅度を設定する。すると、Sエコー(表面
エコー)やBエコー(底面エコー)などの境界面エコー
がA/D変換器34の量子化範囲を越えて飽和すること
になる。このような感度設定で実際に探傷を行う際、境
界面エコーの手前に小さい欠陥があると、そのFエコー
(欠陥エコー)はパルス圧縮前では境界面エコーに重な
っているので、境界面エコーが飽和している部分のFエ
コーの波形の情報が失われている。この結果、パルス圧
縮後のFエコーは本来の大きさより小さくなってしま
う。このため、底面近傍に不感帯が生じることになり、
底面近傍の欠陥を見逃すことにつながる。When attempting to detect a small defect in vertical flaw detection, the amplification degree of the receiving amplifier 33 is set so that a signal from a small artificial flaw, for example, a flat bottom hole of φ2 mm becomes 50% in the evaluation unit. Then, boundary echoes such as S echo (surface echo) and B echo (bottom echo) are saturated beyond the quantization range of the A / D converter 34. When a flaw is actually detected at such a sensitivity setting, if there is a small defect before the interface echo, the F echo (defect echo) overlaps the interface echo before pulse compression. Information on the waveform of the F echo in the saturated portion is lost. As a result, the F echo after the pulse compression becomes smaller than the original size. For this reason, a dead zone will be generated near the bottom surface,
This leads to missing defects near the bottom.
【0013】また、送信信号のパルス幅が長いほどFエ
コーと境界面エコーの重なる割合が増えて不感帯が広が
るため、送信信号のパルス幅を長くすることができな
い。SN比は送信信号のパルス幅が長いほど高くできる
が、上記問題のため、あまり長いパルス幅を用いること
ができず、SN比に限界がある。Further, as the pulse width of the transmission signal becomes longer, the overlapping ratio of the F echo and the boundary surface echo increases and the dead zone becomes wider, so that the pulse width of the transmission signal cannot be made longer. The SN ratio can be increased as the pulse width of the transmission signal increases, but due to the above-described problem, a too long pulse width cannot be used, and there is a limit to the SN ratio.
【0014】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、パルス圧縮処理を垂直探傷に適
用して超音波探傷を行う際に、表面や底面などの境界面
の不感帯を小さくし、その部分に存在する小さな欠陥を
探傷できることができる超音波探傷装置の感度設定方法
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. When ultrasonic testing is performed by applying pulse compression processing to vertical testing, the dead zone of a boundary surface such as a surface or a bottom surface is determined. It is an object of the present invention to provide a method for setting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector which can reduce the size of a defect and detect a small defect existing in the portion.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記課題は、受信信号を
増幅器で増幅後A/D変換器でA/D変換し、送信信号
と相似の参照信号とA/D変換された受信信号との相互
相関をFIRフィルタを用いてとることにより受信信号
のパルス圧縮を行い、パルス圧縮された受信信号に基づ
いて評価部において欠陥の判別を行う超音波探傷器の感
度を設定する方法であって、受信信号中の境界面エコー
が前記A/D変換器で飽和しないように前記増幅器の増
幅度を設定し、パルス圧縮後の標準欠陥エコーが評価部
において所望の大きさの範囲に入るように、評価部に入
力するFIRフィルタの出力ビットを決定することを特
徴とする超音波探傷装置の感度設定方法により解決され
る。An object of the present invention is to provide an A / D converter which amplifies a received signal, amplifies the received signal with an A / D converter, and converts a reference signal similar to a transmission signal into an A / D-converted received signal. A method for setting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector for performing pulse compression of a received signal by taking a cross-correlation using an FIR filter and determining a defect in an evaluation unit based on the pulse-compressed received signal, The amplification degree of the amplifier is set so that the interface echo in the received signal is not saturated by the A / D converter, and the standard defect echo after pulse compression is within a range of a desired size in the evaluation unit. The problem is solved by a sensitivity setting method for an ultrasonic flaw detection apparatus, wherein an output bit of an FIR filter input to an evaluation unit is determined.
【0016】本発明においては、境界面エコーがA/D
変換器で飽和しないように受信増幅器の増幅度が設定さ
れるので、境界エコーに重なったFエコーの波形情報が
失われることはなく、パルス圧縮後のFエコーは小さく
ならない。一方、パルス圧縮後のFIRフィルタの出力
bitから評価部に入力するbitを選択する際、選択位置を
LSB(Least Significant Bit)側へずらしていく
と、選択された10bit信号での振幅を2倍ずつ大きく
することができる。この結果、Fエコーを評価部にて所
望の例えば50〜100%のレベルになるように設定す
ることができる。In the present invention, the interface echo is A / D
Since the amplification degree of the receiving amplifier is set so as not to be saturated by the converter, the waveform information of the F echo overlapping the boundary echo is not lost, and the F echo after the pulse compression is not reduced. On the other hand, the output of the FIR filter after pulse compression
When selecting a bit to be input to the evaluation unit from the bit, if the selection position is shifted to the LSB (Least Significant Bit) side, the amplitude of the selected 10-bit signal can be increased by twice. As a result, the F echo can be set to a desired level of, for example, 50 to 100% in the evaluation unit.
【0017】さらに、評価部に入力するFIRフィルタ
の出力ビットを決定した後、パルス圧縮後の標準欠陥エ
コーが評価部において規定の大きさとなるように、参照
信号の大きさを設定することにより、Fエコーを評価部
にて所望の例えばほぼ50%に設定することができる。Further, after determining the output bits of the FIR filter to be input to the evaluation unit, the size of the reference signal is set such that the standard defect echo after pulse compression has a specified size in the evaluation unit. The F echo can be set to a desired value, for example, approximately 50% by the evaluation unit.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】図1は、本発明の実施の形態を示す図で、
デジタル信号処理によるパルス圧縮処理を適用した超音
波探傷装置の受信部を示している。図中、1は受信増幅
器、2はA/D変換器、3はFIRフィルタ、4は検波
評価部であり、5はA/D変換における信号波形のレベ
ルを示した図、6はFIRフィルタ後の信号波形のレベ
ルを示した図、7は評価部における信号レベルを示した
図である。5〜7において横軸は時間を示し、縦軸は信
号の大きさを示す。5、6における横軸1目盛は1μs
を表す。5における縦軸の最大値は±500であり、6
における縦軸の最大値は±4×106 である。7におけ
る縦軸の最大値はCRT目盛100%を示し、検波評価
部の出力で500に相当する。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
3 shows a receiving unit of an ultrasonic flaw detector to which pulse compression processing by digital signal processing is applied. In the figure, 1 is a receiving amplifier, 2 is an A / D converter, 3 is an FIR filter, 4 is a detection evaluation unit, 5 is a diagram showing a signal waveform level in A / D conversion, and 6 is after the FIR filter. And FIG. 7 is a diagram showing the signal level in the evaluation unit. In 5 to 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude of the signal. 1 scale on the horizontal axis in 5 and 6 is 1 μs
Represents The maximum value of the vertical axis at 5 is ± 500, and 6
The maximum value on the vertical axis is ± 4 × 10 6 . The maximum value on the vertical axis in 7 indicates the CRT scale of 100%, which corresponds to 500 in the output of the detection evaluation unit.
【0020】受信増幅器1は周波数範囲が10MHzまで
ある広帯域増幅器であり、その増幅度は最大100dB
まで可変できるようになっている。受信増幅器1の入力
側には超音波探触子が取り付けられ、エコー信号が入力
される。A/D変換器2はサンプリング周波数25MH
z、データ語長10bitである。FIRフィルタ3は入力
10bit、係数(参照信号)10bitであり、出力は25
bitの桁を持っている。検波評価部4は、入力10bitで
あり、入力のAC波形を整流して9bit の検波波形に
し、CRTに出力するとともに欠陥の評価を行なうよう
になっている。The receiving amplifier 1 is a wide band amplifier having a frequency range up to 10 MHz, and the amplification degree is up to 100 dB.
It can be changed up to. An ultrasonic probe is attached to the input side of the receiving amplifier 1 and receives an echo signal. A / D converter 2 has a sampling frequency of 25 MHz
z, the data word length is 10 bits. The FIR filter 3 has an input of 10 bits, a coefficient (reference signal) of 10 bits, and an output of 25 bits.
Has bit digits. The detection evaluation unit 4 has a 10-bit input, rectifies the input AC waveform into a 9-bit detection waveform, outputs the detected waveform to a CRT, and evaluates a defect.
【0021】ここで9bit の振幅は511に対応する
が、振幅500が検波評価部4の100%に相当するよ
うにしている。また、5〜7の信号は、厚さ20mmの厚
板を用い、底面前3mmのφ2mm平底穴を、2分割垂直探
触子5Z3×20NDを用いて探傷した例を示すものである。
パルス圧縮のための送信信号にはチャープ波を用い、そ
のパルス幅は3μs、中心周波数は5MHz、周波数幅は
10MHzとし、パルス圧縮のための参照信号は送信信号
と同一の波形を用ている。Here, the 9-bit amplitude corresponds to 511, and the amplitude 500 corresponds to 100% of the detection evaluation section 4. Signals 5 to 7 show an example in which a thick plate having a thickness of 20 mm was used to detect a flaw of a flat bottom hole having a diameter of 3 mm in front of the bottom surface using a 2-split vertical probe 5Z3 × 20ND.
A chirp wave is used as a transmission signal for pulse compression, the pulse width is 3 μs, the center frequency is 5 MHz, the frequency width is 10 MHz, and the reference signal for pulse compression uses the same waveform as the transmission signal.
【0022】次に、以下に本発明による超音波探傷の感
度設定法の1例について説明する。ここではFエコーが
検波評価部4で50%、すなわち振幅で250となるよ
うに設定を行う。Next, an example of a method for setting the sensitivity of ultrasonic flaw detection according to the present invention will be described below. Here, the detection and evaluation unit 4 sets the F echo to 50%, that is, to set the amplitude to 250.
【0023】まず、BエコーがA/D変換器2で飽和し
ないように、受信増幅器1の増幅度を設定する。5はそ
の時の信号レベルを示すものであり、パルス圧縮前のB
エコーが振幅約500の間に納まっていることが示され
ている。ここで振幅とは、10bitのデジタル信号を整
数で示したものであり、10bitのデジタル信号は−5
12〜+511までの範囲を持つので、振幅500とは
飽和する少し手前のレベルであることを意味している。
5中、FエコーはBエコーの1μs手前から現れ、2μs
分がBエコーに重なっている。First, the amplification of the receiving amplifier 1 is set so that the B echo is not saturated by the A / D converter 2. 5 shows the signal level at that time, and B before pulse compression.
It is shown that the echo falls between about 500 amplitudes. Here, the amplitude indicates a 10-bit digital signal as an integer, and the 10-bit digital signal is −5.
Since it has a range of 12 to +511, the amplitude 500 means a level slightly before saturation.
In 5, F echo appears 1 μs before B echo and 2 μs
The minute overlaps the B echo.
【0024】6はFIRフィルタによるパルス圧縮後の
信号を示したものであり、Bエコーの振幅は約3.4×1
06 になっている。これは2進数では23bit分の信号
である。Reference numeral 6 denotes a signal after pulse compression by the FIR filter. The amplitude of the B echo is about 3.4 × 1.
It is 0 6. This is a 23-bit signal in binary.
【0025】図2は、パルス圧縮後の出力bit 選択につ
いて示す図である。10は入力信号、11は係数(参照
信号)、12は相関器でFIRフィルタの演算部(図7
との対応においては、図7の最終段の掛算器35aと加
算器35bを組み合わせたものに対応)、13は出力信
号(図7との対応においては、図7の最終段の加算器3
5bの出力信号に対応)、14〜17は評価部への信号
でFIRフィルタの出力から10bit選択したものであ
る。FIG. 2 is a diagram showing selection of output bits after pulse compression. 10 is an input signal, 11 is a coefficient (reference signal), 12 is a correlator, and an operation unit of the FIR filter (FIG. 7)
7 corresponds to the combination of the multiplier 35a and the adder 35b at the last stage in FIG. 7), and 13 is the output signal (in the case of FIG. 7, the adder 3 at the last stage in FIG. 7).
5 to 17), and 14 to 17 are signals to the evaluation unit, which are 10 bits selected from the output of the FIR filter.
【0026】以下の説明は、簡略化のため、加算器35
bへの前段からの遅延信号は0であり、相関器12の出
力は入力信号10と係数11の積のみで求められると仮
定し行う。The following description is based on an adder 35 for simplicity.
Assume that the delay signal from the preceding stage to b is 0, and the output of the correlator 12 is obtained only by the product of the input signal 10 and the coefficient 11.
【0027】各信号10、13〜17の数値は、Bエコ
ーの最大値に対応する数値を示したものである。3.4×
106 の信号は、出力信号13に示されるようにLSB
から23bit分で表現される。但し、一番上のbitは符号
bitであり、ここがMSBとなる。The numerical values of the signals 10, 13 to 17 indicate the numerical values corresponding to the maximum value of the B echo. 3.4 ×
10 6 signal of, LSB as shown in the output signal 13
From 23 bits. However, the top bit is sign
bit, which is the MSB.
【0028】23bit分の信号から10bitを選択する
際、14、15のような選択をすると、選択された信号
のMSBから1bit 〜2bit の信号が無意味なものとな
り分解能が悪い。16のように、出力信号の有効な最上
位bitの位置を10bitのMSBとして取り出すと、Bエ
コーの振幅は10bitの範囲に収まって表現され、Bエ
コーを飽和させない範囲で最大の分解能が得られる。When 10 bits are selected from signals of 23 bits, if selections such as 14 and 15 are made, signals of 1 bit to 2 bits from the MSB of the selected signal become meaningless and the resolution is poor. When the position of the effective most significant bit of the output signal is extracted as a 10-bit MSB, as in 16, the amplitude of the B echo is expressed within the range of 10 bits, and the maximum resolution can be obtained in a range where the B echo is not saturated. .
【0029】17のような選択をすると、本来プラスで
あるべき信号がマイナスとして表現され、Bエコー信号
が飽和して歪みが発生する。しかし、この段階では既に
信号のパルス圧縮処理が行われているので、Bエコー信
号を飽和させても情報量が失われることはない。When a selection such as 17 is made, a signal that should be plus is expressed as minus, and the B echo signal is saturated to cause distortion. However, at this stage, since the pulse compression processing of the signal has already been performed, even if the B echo signal is saturated, the information amount is not lost.
【0030】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、Bエコー信号が飽和し、Fエコー信号が飽和しな
いように、出力信号13のLSB側にずらして10bit
を選択するようにするものである。LSB側に1bit ず
らすことは相対的に2倍大きくすることに相当するの
で、Fエコーを検波評価部4にて十分な大きさにするこ
とができる。The present invention has been made by paying attention to this point, and is shifted to the LSB side of the output signal 13 by 10 bits so that the B echo signal is saturated and the F echo signal is not saturated.
Is to be selected. Since shifting by 1 bit to the LSB side is equivalent to making it relatively twice as large, the F echo can be made sufficiently large by the detection evaluation unit 4.
【0031】次に、Fエコーを所望の値に設定するため
の、FIRフィルタ出力のbit選択と参照信号の振幅設
定を図3によって説明する。図3において図中の符号は
図2と同様であるが、出力信号10bitの選択位置をさ
らにLSB側へずらした18〜19と参照信号の再設定
後を示した11’が加わっている。Next, the bit selection of the output of the FIR filter and the setting of the amplitude of the reference signal for setting the F echo to a desired value will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the reference numerals in FIG. 3 are the same as those in FIG. 2, except that 18 to 19, in which the selection position of the output signal 10 bits is further shifted to the LSB side, and 11 ′ indicating after resetting of the reference signal are added.
【0032】また、図3においては、各信号10、1
3、15〜19の数値は、Fエコーに対応する数値を示
したものである。In FIG. 3, each signal 10, 1
Numerical values 3, 15 to 19 indicate numerical values corresponding to the F echo.
【0033】まず、Fエコーの大きさが検波評価部4に
おいて250〜500の間に入るように出力信号13の
bit を選択する。出力にて選択する10bitのMSBを
出力信号の有効な最上位bitに合わせて選択した場合、
図2の16に示されているようにBエコーの振幅は42
0である。φ2mm 平底穴のFエコーはBエコーの約1/2
0であるので、この場合、Fエコーの振幅は図3の15
に示されているように21である。First, the detection and evaluation unit 4 determines the output signal 13 so that the magnitude of the F echo falls between 250 and 500.
Select a bit. If the 10-bit MSB selected for output is selected according to the valid most significant bit of the output signal,
As shown at 16 in FIG. 2, the amplitude of the B echo is 42
0. F echo of φ2mm flat bottom hole is about 1/2 of B echo
In this case, the amplitude of the F echo is 15 in FIG.
21 as shown in FIG.
【0034】そこで、19に示すように出力の選択位置
をLSB側へ4bit ずらす。このようにすると、Fエコ
ーの振幅は336となり、所望の設定値である50%、
すなわち250と500の間に入る。Therefore, the output selection position is shifted by 4 bits to the LSB side as shown in FIG. In this case, the amplitude of the F echo becomes 336, which is the desired set value of 50%,
That is, it falls between 250 and 500.
【0035】次に、参照信号の振幅を変えることによ
り、検波評価部4におけるFエコーの振幅を250(5
0%)にする。11’に示すように、参照信号の振幅を
250/336倍して小さくする。この結果、Fエコーの振幅
は250となり、所望の50%に設定することができ
る。Next, by changing the amplitude of the reference signal, the amplitude of the F echo in the
0%). 11 ', the amplitude of the reference signal is
Reduce by 250/336 times. As a result, the amplitude of the F echo becomes 250, which can be set to a desired 50%.
【0036】なお、評価部に用いる10bitの選択位置
や、参照信号を小さくする割合は、用いる送信信号の波
形や超音波探触子の帯域によって異なるため、必ずしも
値は上記例に限らない。以上の操作を自動的に行なう場
合の手順の例を図4のフローチャートに示す。Note that the 10-bit selection position used in the evaluation unit and the ratio of reducing the reference signal differ depending on the waveform of the transmission signal used and the band of the ultrasonic probe. Therefore, the value is not necessarily limited to the above example. An example of a procedure for automatically performing the above operation is shown in a flowchart of FIG.
【0037】まず、参照信号の最大振幅を±511とし
ておく。次に、欠陥のない部分でエコー信号を得て、パ
ルス圧縮前のBエコーの振幅が大体500になるように
受信増幅器の増幅度を設定する。次に、標準欠陥のある
部分でエコー信号を得、Fエコーの振幅が250〜50
0の範囲になるように、出力から10bit選択する際の
位置を調整する。さらに、その時のFエコーの振幅をβ
とし、参照信号の振幅を250/β倍にする。First, the maximum amplitude of the reference signal is set to ± 511. Next, an echo signal is obtained at a portion having no defect, and the amplification degree of the receiving amplifier is set so that the amplitude of the B echo before pulse compression becomes approximately 500. Next, an echo signal is obtained at a portion having a standard defect, and the amplitude of the F echo is 250 to 50.
The position at which 10 bits are selected from the output is adjusted so as to be in the range of 0. Further, the amplitude of the F echo at that time is represented by β
And the amplitude of the reference signal is multiplied by 250 / β.
【0038】なお、参照信号の大きさは必ずしも変える
必要はない。例えば、参照信号の大きさを変える代わり
に、検波評価部4における欠陥評価レベルを変えても同
じ効果が得られる。It is not always necessary to change the magnitude of the reference signal. For example, the same effect can be obtained by changing the defect evaluation level in the detection evaluation unit 4 instead of changing the magnitude of the reference signal.
【0039】また、Fエコーの振幅をどの範囲に設定す
るかは、探傷条件によって適宜決定されるが、bit の選
択範囲を1bit 変えると信号の大きさが2倍となるの
で、得るべきFエコーの最小値を決定すれば、最大値は
その倍とするのが普通である。もちろん、たとえば、F
エコーの範囲を250〜511として、解が二つ得られ
た場合は大きい方を採用することも考えられる。The range in which the amplitude of the F echo is set is appropriately determined according to the flaw detection conditions. However, if the bit selection range is changed by 1 bit, the signal size is doubled. Once the minimum value of is determined, the maximum value is usually doubled. Of course, for example, F
If the range of the echo is 250 to 511 and two solutions are obtained, the larger one may be adopted.
【0040】Fエコーの最小値として256を超えた値
を採用したい場合には、あるbit 選択ではFエコーが2
55未満となり、bit 選択位置を1bit LSB側にずら
すとFエコーが511を超えて飽和してしまう可能性も
ある。このような場合には、受信増幅器の増幅度を落と
すか参照信号の大きさを小さくして、Fエコーを飽和し
ない範囲とする必要がある。When it is desired to use a value exceeding 256 as the minimum value of the F echo, if a certain bit is selected, the F echo becomes 2
If the bit selection position is shifted to 1 bit LSB side, the F echo may exceed 511 and become saturated. In such a case, it is necessary to reduce the amplification degree of the receiving amplifier or reduce the size of the reference signal so that the F echo is not saturated.
【0041】図5は、厚さ20mmの厚板を用い、底面前
2mmのφ2mm平底穴を、2分割垂直探触子5Z6×27NDを
用いて探傷した例であり、Fエコーを設定する信号レベ
ルを60%とした。FIG. 5 shows an example in which a thick plate having a thickness of 20 mm is used to detect a flaw of 2 mm in front of a flat bottom having a diameter of 2 mm using a two-segment vertical probe 5Z6 × 27ND. Was set to 60%.
【0042】(a)はパルス圧縮を用いない単一パルス波
による探傷波形で、まず欠陥上でBエコーがほぼ100
%になるように受信増幅器の増幅度を設定したものであ
る。(b) はFエコーが60%になるように増幅度を16
dB増やしたものである。(A) shows a flaw detection waveform using a single pulse wave without using pulse compression.
% Is set as the gain of the receiving amplifier. (b) shows that the amplification degree is 16 so that the F echo becomes 60%.
It has been increased by dB.
【0043】(c) 〜(f) はパルス圧縮処理を用いた場合
で、(c) はパルス圧縮前の信号がA/D変換器で飽和し
ないように受信増幅器の増幅度を設定した時の波形であ
る。(C) to (f) show the case where pulse compression processing is used, and (c) shows the case where the amplification degree of the receiving amplifier is set so that the signal before pulse compression is not saturated by the A / D converter. It is a waveform.
【0044】(d) 〜(e) は従来の感度設定法によるもの
で、(d) は、パルス圧縮前後の振幅が等しくなるよう
に、FIRフィルタの出力信号の最上位bitをMSBと
して評価部への10bitを選択したもの、(e) は、受信
増幅器の増幅度を16dB増やした結果である。(D) to (e) are based on the conventional sensitivity setting method, and (d) is an evaluation section in which the most significant bit of the output signal of the FIR filter is set to the MSB so that the amplitudes before and after the pulse compression become equal. (E) is the result of increasing the amplification of the receiving amplifier by 16 dB.
【0045】(b) と(e) とを比較すると、パルス圧縮処
理の効果のため、(e) では(b) に比してノイズ成分が大
幅に低減し、S/N比が向上している。しかし、(e) で
は、飽和したBエコーと重なっているFエコーの成分が
失われているため、Fエコーの振幅は(b) のように60
%になっていない。When comparing (b) and (e), due to the effect of the pulse compression processing, the noise component is significantly reduced in (e) as compared with (b), and the S / N ratio is improved. I have. However, in (e), since the component of the F echo overlapping with the saturated B echo is lost, the amplitude of the F echo is 60 as shown in (b).
% Is not.
【0046】一方、(f) は本発明の感度設定法によるも
ので、評価部への10bitの選択位置を(d) における出
力bit選択位置より3bit LSB側へずらした位置に
し、その時のFエコーの大きさを基に参照信号の振幅を
1/1.26倍で設定し直した時の波形であり、Fエコーの振
幅が60%に設定されていることが示されている。そし
て、(b) に比して、ノイズ成分が大幅に低減し、S/N
比が向上していることがわかる。On the other hand, (f) is based on the sensitivity setting method of the present invention. The 10-bit selection position for the evaluation unit is shifted to the 3-bit LSB side from the output bit selection position in (d), and the F echo at that time is set. The amplitude of the reference signal based on the magnitude of
This is a waveform when resetting is performed at 1 / 1.26 times, and shows that the amplitude of the F echo is set to 60%. The noise component is greatly reduced as compared with (b), and the S / N
It can be seen that the ratio has been improved.
【0047】以上、実施例では、A/D変換器のデータ
語長10bit、FIRフィルタの入力10bit、係数10
bit、出力は25bit、検波評価部の入力10bitとし、
検波後の振幅500が評価部の100%に相当するよう
にしたが、これに限るものではなく、また、相関の演算
にFIRフィルタを用いたが、ソフトウェア的にFIR
フィルタと同じ演算を行なう方法に対しても適用可能で
ある。As described above, in the embodiment, the data word length of the A / D converter is 10 bits, the input of the FIR filter is 10 bits, and the coefficient is 10 bits.
bit, output is 25 bits, input of detection evaluation unit is 10 bits,
The amplitude 500 after the detection is set to correspond to 100% of the evaluation unit. However, the present invention is not limited to this. Further, although the FIR filter is used for the calculation of the correlation, the FIR filter is used in software.
The present invention is also applicable to a method of performing the same operation as the filter.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明においては、境界エコーに重なっ
たFエコーの波形情報が失われることがないので、パル
ス圧縮後のFエコーは小さくならない。また、Fエコー
の大きさを適当なものとすることができる。また、送信
信号のパルス幅も長くできるので、高いSN比での探傷
ができる。よって、境界エコーの近傍に存在する欠陥エ
コーを見逃しなく探傷することができるようになる。According to the present invention, since the waveform information of the F echo overlapping the boundary echo is not lost, the F echo after pulse compression does not become small. Further, the magnitude of the F echo can be made appropriate. Further, since the pulse width of the transmission signal can be increased, flaw detection can be performed at a high SN ratio. Therefore, it is possible to detect a defect echo existing near the boundary echo without missing it.
【図1】 本発明の感度設定法の実施の形態を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a sensitivity setting method of the present invention.
【図2】 パルス圧縮後の出力bit選択について示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing output bit selection after pulse compression.
【図3】 本発明の出力bit 選択方法と、係数設定方法
を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an output bit selection method and a coefficient setting method according to the present invention.
【図4】 本発明の感度設定法の手順を示した図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a procedure of a sensitivity setting method of the present invention.
【図5】 本発明と従来技術の探傷波形を比較して示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison between flaw detection waveforms of the present invention and a conventional technique.
【図6】 パルス圧縮技術を用いた超音波探傷法を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing an ultrasonic flaw detection method using a pulse compression technique.
【図7】 FIRフィルタの要部を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a main part of an FIR filter.
1 … 受信増幅器 2 … A/D変換器 3 … FIRフィルタ 4 … 検波評価部 5〜7 … 信号波形例 10 … 入力信号 11 … 参照信号 12 … 相関器 13 … 出力信号 14〜19 … 検波評価部への10bit信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reception amplifier 2 ... A / D converter 3 ... FIR filter 4 ... Detection evaluation part 5-7 ... Signal waveform example 10 ... Input signal 11 ... Reference signal 12 ... Correlator 13 ... Output signal 14-19 ... Detection evaluation part 10bit signal to
Claims (2)
でA/D変換し、送信信号と相似の参照信号とA/D変
換された受信信号との相互相関をFIRフィルタを用い
てとることにより受信信号のパルス圧縮を行い、パルス
圧縮された受信信号に基づいて評価部において欠陥の判
別を行う超音波探傷器の感度を設定する方法であって、
受信信号中の境界面エコーが前記A/D変換器で飽和し
ないように前記増幅器の増幅度を設定し、パルス圧縮後
の標準欠陥エコーが評価部において所望の大きさの範囲
に入るように、評価部に入力するFIRフィルタの出力
ビットを決定することを特徴とする超音波探傷装置の感
度設定方法。1. Amplifying a received signal with an amplifier, A / D converting the signal with an A / D converter, and using an FIR filter to determine a cross-correlation between a reference signal similar to the transmission signal and the A / D-converted received signal. A method of setting the sensitivity of the ultrasonic flaw detector that performs pulse compression of the received signal by taking, and determines a defect in the evaluation unit based on the pulse-compressed received signal,
The amplification degree of the amplifier is set so that the interface echo in the received signal is not saturated by the A / D converter, and the standard defect echo after pulse compression is within a range of a desired size in the evaluation unit. A method for setting the sensitivity of an ultrasonic flaw detector, comprising determining output bits of an FIR filter to be input to an evaluation unit.
ビットを決定した後、パルス圧縮後の標準欠陥エコーが
評価部において規定の大きさとなるように、参照信号の
大きさを設定することを特徴とする請求項1に記載の超
音波探傷装置の感度設定方法。2. The method according to claim 1, wherein after determining the output bits of the FIR filter to be input to the evaluation unit, the size of the reference signal is set such that the standard defect echo after pulse compression has a prescribed size in the evaluation unit. The sensitivity setting method for an ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22371896A JP3228404B2 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Method of setting sensitivity of ultrasonic flaw detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1062394A true JPH1062394A (en) | 1998-03-06 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010266378A (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Choonpa Zairyo Shindan Kenkyusho:Kk | Ultrasonic diagnosis/evaluation system |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP22371896A patent/JP3228404B2/en not_active Expired - Fee Related
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