(57)【要約】【課題】  使用状況に応じて消費電力を最適化し、駆動効率を向上させる。【解決手段】  信号処理ユニット４は、画像メモリ１７から出力される画像データからフレーム間の相関量を演算する相関演算部１９と、相関演算部１９から出力される相関量データを使って装置の使用状況を検出する状態検出部２０と、状態検出部２０から出力されるパルス周期増加要求信号とパルス周期初期化信号を受けて、パルス周期を調整、管理するパルス周期管理部２１とを備え、パルス発生部１１はパルス周期管理部２１から出力されるパルス周期データに基づき、パルスを発生する【選択図】  図１
2006064540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体内部に対して超音波を送受する超音波プローブと、
前記超音波の駆動パルスを出力するパルス駆動手段と、
前記超音波プローブからの前記超音波のエコー信号を信号処理して前記物体内部の探傷結果を示す超音波画像を生成し、表示手段に前記超音波画像を表示させる信号処理手段と
を備え、
前記信号処理手段は、前記超音波画像のフレーム間の相関量を算出する相関量算出手段と、
前記相関量に基づいて前記駆動パルスのパルス発射周期を調整するパルス制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
バッテリに貯えられたエネルギを電力源とする電力供給手段と、
物体内部に対して超音波を送受する超音波プローブと、
前記電力供給手段からの電力に基づき前記超音波の駆動パルスを出力するパルス駆動手段と、
前記電力供給手段からの電力に基づき前記超音波プローブからの前記超音波のエコー信号を信号処理して前記物体内部の探傷結果を示す超音波画像を生成し、前記電力供給手段からの電力に基づき駆動される表示手段に前記超音波画像を表示させる信号処理手段と
を備え、
前記信号処理手段は、前記超音波画像のフレーム間の相関量を算出する相関量算出手段と、
前記相関量に基づいて前記駆動パルスのパルス発射周期を調整するパルス制御手段と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
前記相関量算出手段は、前記超音波画像のフレーム間の画素データについて差分を取り、前記差分のフレーム内積算値を前記相関量として算出する
ことを特徴とする請求項１または２に超音波探傷装置。
【請求項４】
前記相関量の微分値を算出する微分手段と、
前記相関量の積分値を算出する積分手段とを備え、
前記パルス制御手段は、前記微分値及び前記積分値に基づいて前記駆動パルスのパルス発射周期を調整する
ことを特徴とする請求項３に超音波探傷装置。
【請求項５】
前記相関量の微分値を算出する微分手段と、
前記相関量の積分値を算出する積分手段とを備え、
前記パルス制御手段は、前記微分値に応じて前記パルス発射周期を短い方向に調整すると共に、前記積分値に応じて前記パルス発射周期を長い方向に調整する
ことを特徴とする請求項３に超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波により物体内部の傷等を探索する超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッテリ駆動型超音波探傷装置は、検査者によって設定されたパルス発射周期にて基づいてバルサ回路にて高電圧パルスを生成し、この高電圧パルスをプローブに印加することで、物体内部の傷から戻ってくる反射波をレシーバで増幅し、ゲイン、検波、フィルタ、スキャンコンバート等の各処理を施してＬＣＤ等の表示手段に探傷結果を表示している。
【０００３】
上記従来装置においては、バッテリ使用時間を決定する要因はパルサ回路、レシーバ回路、ゲイン、検波、フィルタ、スキャンコンバート等の各種信号処理回路での消費電流であり、特にバルサ回路はパルス発射周期が短くなるほど、消費電力が大きくなることが公知である。
【０００４】
また、パルス発射周期を短くすると表示上の探傷結果の更新レートが上がるので、広範囲を短時間で検査する際の見落としも防止でき、一般的にパルス発射周期を短くして使用している。
【０００５】
なお、バッテリの駆動時間は、検査者が設定したパルス発射周期によって決まるので、短いパルス発射周期に設定していると、バッテリ駆動時間は短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、画面の更新レートが高いことが要求されているのは常時ではなく、プローブを頻繁に動かしながら傷を探しているときのみであり、試験結果を記録しているときのように画面を見る必要がないときがあったり、ある特定部位の検査画面について詳細に観察しているときには実質静止画であり、検査画面の更新レートの高さにはあまり意味がなく、このような状態でも短いパルス発射周期にしておくのは、ただバッテリの電力を無駄に消費しているだけに過ぎない。
【０００７】
また、検査画面の更新レートとバッテリ消費電力の関係を知っている検査者は、検査状況に応じていちいちパルス発射周期を調整してバッテリの消費電流を制御しており、その調整作業が頻繁に必要となるため煩わしい。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、使用状況に応じて消費電力を最適化し、駆動効率を向上させることのできる超音波探傷装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の超音波探傷装置は、
物体内部に対して超音波を送受する超音波プローブと、
前記超音波の駆動パルスを出力するパルス駆動手段と、
前記超音波プローブからの前記超音波のエコー信号を信号処理して前記物体内部の探傷結果を示す超音波画像を生成し、表示手段に前記超音波画像を表示させる信号処理手段と
を備え、
前記信号処理手段は、前記超音波画像のフレーム間の相関量を算出する相関量算出手段と、
前記相関量に基づいて前記駆動パルスのパルス発射周期を調整するパルス制御手段と
を備えて構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、使用状況に応じて消費電力を最適化し、駆動効率を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【実施例１】
【００１２】
図１ないし図４は本発明の実施例１に係わり、図１はバッテリ駆動型超音波探傷装置の構成を示すブロック図、図２は図１の相関演算部の構成を示すブロック図、図３は図１の状態検出部の構成を示すブロック図、図４は図１のパルス周期管理部の構成を示すブロック図である。
【００１３】
（構成）
図１に示すように、本実施例のバッテリ駆動型超音波探傷装置１は、図示しない被検物体に超音波を送受するプローブ２と、プローブ２内の超音波探触子（図示せず）を駆動するパルサ部３と、プローブ２の超音波エコー信号を受信し信号処理する信号処理ユニット４と、信号処理ユニット４で信号処理された超音波探傷結果である超音波画像を表示する例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等からなる表示部５と、パルサ部３、信号処理ユニット４及び表示部５に電力を供給する電力供給部６とを備え、電力供給部６では各種電力変換することで、バッテリ７内の電気エネルギにより各部に適応した電力を生成するようになっている。
【００１４】
なお、本実施例のバッテリ駆動型超音波探傷装置１では、パルサ部３、信号処理ユニット４及び表示部５は一体的に構成され、携帯可能となっている。
【００１５】
プローブ２には電子スキャンにも対応できるよう複数の超音波探触子が配置され、パルサ部３は信号処理ユニット４のパルス発生部１１からのパルス送出信号に基づいて、プローブ２内の超音波探触子（図示せず）に高電圧パルスを印加するパルサであり、電子スキャンにも対応できるようにプローブ２内の超音波探触子の数だけ用意されている。
【００１６】
信号処理ユニット４は、パルス発生部１１と、超音波探触子がピックアップしだ傷からの反射信号を増幅するレシーバ１２と、レシーバ１２にて増幅されたアナログ信号をデジタル化された反射信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４と、デジタル化された反射信号について、検波処理、ゲイン処理、フィルタ処理等の処理を行う信号処理部１５と、各種信号処理が施された反射信号をＡ−Ｓｃａｎまたはセクタ像に変換するスキャンコンバータ１６と、スキャンコンバートされた画像データを記憶する画像メモリ１７と、画像メモリ１７の画像読み出しタイミングを制御するタイミング信号を生成する画像読み出し制御部１８と、画像メモリ１７から出力される画像データからフレーム間の相関量を演算する相関演算部１９と、相関演算部１９から出力される相関量データを使って装置の使用状況を検出する状態検出部２０と、状態検出部２０から出力されるパルス周期増加要求信号とパルス周期初期化信号を受けて、パルス周期を調整、管理するパルス周期管理部２１と、これら各部を制御するＣＰＵ２２とを備えて構成され、パルス発生部１１はパルス周期管理部２１から出力されるパルス周期データに基づき、パルスを発生するようになっている。
【００１７】
ここで、レシーバ１２はパルサ部３同様、電子スキャンにも対応できるよう圧電素子の数だけ用意されている。また、信号処理部１５は電子スキャンのための受信ビームフォーミング処理も行っている。
【００１８】
相関演算部１９は、図２に示すように、画像メモリ１７から読み出された画像データを記憶する１フレーム画像メモリ３１と、画像メモリ１７から読み出された画像データと１フレーム画像メモリ３１から読み出されたデータとの差分を演算する差分演算回路３２と、差分演算部３２からの出力値を絶対値化する絶対値化回路３３と、絶対値化された差分値を積算していく差分積算回路３４と、画像読み出し制御部１８からのサンプル信号にて差分積算部３４の積算値をサンプルし、ホールドするとともに差分積算器３４に対して、積算値をリセットを指示するリセット信号を出力するサンプルホールド回路３５とを備えて構成される。
【００１９】
状態検出部２０は、図３に示すように、サンプルホールド回路３５から出力される差分積算値のホールド信号の立ち上がり成分についてのみ微分処理を行う微分回路４１と、微分回路４１からの微分信号と所定の閾値とを比較する比較回路４２と、比較回路４２の出力を受けて、一定期間Ｈｉｇｈ信号を出力するワンショットパイブレータ回路４３と、サンプルホールド回路３５から出力される差分積算値のホールド信号について積分処理（移動平均処理）を行う積分回路４４と、積分回路４４からの積分信号と所定の閾値とを比較する比較回路４５と、ワンショットパイブレータ回路４３と比較回路４５の出力についてＮＯＲ演算するＮＯＲ回路４６とを備えて構成される。
【００２０】
パルス周期管理部２１は、図４に示すように、ＣＰＵ２２から検査者が設定したパルス周期をＬＯＡＤデータ値として入力し、ＬＯＡＤデータ値を取り込むためのパルス周期初期化信号を比較回路４２より入力し、さらに状態検出部２０のＮＯＲ回路４６のＮＯＲ出力をパルス周期増加要求信号としてカウント値をインクリメントし、またそのカウント値をパルス発生部１１にパルス発生周期として出力するカウンタ５０から構成されている。
【００２１】
なお、パルス周期管理部２１では、カウンタ５０のカウント値は比較器５１にて、周期上限値としての閾値と比較されており、比較器５１の比較結果とパルス周期増加要求信号とをＡＮＤ回路５２にて演算してカウント値をインクリメントすることで、カウンタ５０でのカウント値が周期上限値と等しくなった時、カウントアップ動作が禁止されるようになっている。
【００２２】
（作用）
このように構成された本実施例の作用について説明する。
【００２３】
相関演算部１９では、１フレーム画像メモリ３１において、画像データは画像読み出し制御部１８の制御|信号に同期して、画像メモリ１７と同じタイミングで読み出され、画像メモリ１７に対して１フレーム画像メモリ３１には１フレーム前の画像データが格納される。
【００２４】
そして、差分演算回路３２にて画像メモリ１７から読み出された画像データと１フレーム画像メモリ３１から読み出されたデータとの差分を演算され、絶対値化回路３３にて差分演算回路からの出力値を絶対値化し、差分積算回路３４にて絶対値化された差分値を積算して、画像読み出し制御部１８からのサンプル信号によりサンプルホールド回路３５が差分積算回路３４の積算値をサンプルしホールドする。
【００２５】
これにより、１フレーム間の前画像との相関量が得られ、サンプルホールド回路３５の出力、すなわちの相関演算部１９の出力の電圧値かゼロに近いほど、前画面との相関が高いということになる。
【００２６】
状態検出部２０では、微分回路４１にてサンプルホールド回路３５から出力される差分積算値のホールド信号について、信号の立ち上がり成分についてのみ微分処理を行い、比較回路４２にてその微分信号と所定の閾値とを比較する。この比較回路４２の出力はパルス周期初期化信号としてパルス周期管理部２１に出力されると共に、ワンショットパイブレータ回路４３にも出力され、ワンショットパイブレータ回路４３は比較回路４２の出力に基づいて一定期間Ｈｉｇｈ信号をＮＯＲ回路４６に出力する。
【００２７】
また、積分回路４４にてサンプルホールド回路３５から出力される差分積算値のホールド信号について積分処理（移動平均処理）を行い、比較回路４５では積分回路４４からの積分信号と所定の閾値とを比較し、比較結果をＮＯＲ回路４６に出力する。
【００２８】
したがって、例えば、前記ＮＯＲ回路４６の出力（パルス周期増加要求信号）がＨｉｇｈになっている期間は、画像について相関が高く、かつ検査者がプローブ２を静止しているとみなすことができるので、パルス周期を遅くして、検査画面の更新レートをさげる要求となる。
【００２９】
次に、相関演算部１９から画像の相関量による状態検出部２０の検出結果に基づく、パルス周期管理部２１のパルス発射周期の調整動作を説明する。 
ＣＰＵ２２は、検査者から指示されたパルス発射周期をパルス周期管理部２１内のカウンタ５０のＬＯＡＤデータ値として出力する。
【００３０】
一方、画像読み出し制御部１８からは、ＮＴＳＣ，ＰＡＬ，ＶＧＡ等のビデオフォーマットの画像データが画像メモリ１７から読み出され、その画像データは表示部５上に表示される。
【００３１】
相関演算部１９はその読み出された画像データを取り込み、１フレーム前の画像データとの相関演算を行うことで相関量データを出力する。
【００３２】
そして、前記相関量データに基づいて状態検出部２０にて、微分回路４１が表示画像内容の急激な変化を捉える処理を行い、また積分回路４４が表示画像の細かい変化を平滑化して、表示画像の大まかな変化具合を捉える処理（移動平均フィルタ）を行う。
【００３３】
微分回路４１からの出力値はその急激な変化として捉えるかどうかを決める閾値と比較回路４２にて比較され、比較の結果、微分回路４１の出力値が閾値より大きい時は、ワンショットバイブレータ回路４３にて一定期間Ｈｉｇｈを出力し、パルス周期管理部２１のＬＯＡＤ端子にパルス周期初期化信号として与えられ、パルス周期管理部２１は検査者が設定したパルス周期を瞬時に出力する。
【００３４】
積分回路（移動平均フィルタ）４４からの出力値についても、表示画像が変化しているかどうかを決める閾値と比較回路４５にて比較され、比較の結果、積分回路４４の出力値が閾値より大きい時は、ＮＯＲ回路４６を経由してパルス周期管理部２１のインクリメント端子にパルス周期増加要求信号として与えられ、カウンタ５０のカウント値が増加する。
【００３５】
カウンタ５０のカウント値が増加することよって、パルス発射周期が長くなり、それに伴い、消費電力は下がる。
【００３６】
なお、カウント２２のカウント値は比較器５１にて、周期上限値としての閾値と比較されており、カウント値が周期上限値と等しくなった時、カウントアップ動作が禁止される。
【００３７】
そして、パルス発生部１１はパルス周期管理部２１の出力するパルス発射周期データに基づき、パルス発射信号をパルサ部３に出力する。
【００３８】
（効果）
このように本実施例では、表示画面の変化が少ないもしくは無いことを検出し、自動的にパルス発射周期を長くするので、検査者がいちいち周期調整をしなくても良い。
【００３９】
また、表示画面内容が変化のない状態を検出してパルス発射周期を長くしている状態でも、画面の急激な変化を捉え、瞬時にパルス発射周期を検査者が設定した周期に設定するので、プローブの動きへの追従性が高い画面更新レートに切り替えられる。
【００４０】
つまり、表示画面の変化具合からパルス発射間隔を制御するようにしたので、試験者が装置の消費電力を下げるため、いちいち試験状況に応じてパルス発射間隔を調整することなく低消費電力化を最適に行い、バッテリ交換なく長時間検査を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施例ではバッテリを用いた携帯可能なバッテリ駆動型超音波探傷装置を例に説明したが、これに限らず、商業用電源を用いる据え置き型の超音波探傷装置に適用したとしても、上記効果の同様に消費電力を抑えることが可能となる。
【００４２】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係るバッテリ駆動型超音波探傷装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の相関演算部の構成を示すブロック図
【図３】図１の状態検出部の構成を示すブロック図
【図４】図１のパルス周期管理部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４４】
１…バッテリ駆動型超音波探傷装置
２…プローブ
３…パルサ部
４…信号処理ユニット
５…表示部
６…電力供給部
７…バッテリ
１１…パルス発生部
１２…レシーバ
１４…Ａ／Ｄ変換器
１５…信号処理部
１６…スキャンコンバータ
１７…画像メモリ
１８…画像読み出し制御部
１９…相関演算部
２０…状態検出部
２１…パルス周期管理部
２２…ＣＰＵ
代理人    弁理士    伊藤  進
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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