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 |
|---|---|---|---|
| JP22371896A JP3228404B2 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Method of setting sensitivity of ultrasonic flaw detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062394A true JPH1062394A (en) | 1998-03-06 |
| JP3228404B2 JP3228404B2 (en) | 2001-11-12 |
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| JP22371896A Expired - Fee Related JP3228404B2 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Method of setting sensitivity of ultrasonic flaw detector |
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| JP (1) | JP3228404B2 (en) |
Cited By (1)
| 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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| JP3228404B2 (en) | 2001-11-12 |
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