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JPH0785076B2 - measuring device - Google Patents
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JPH0785076B2 - measuring device - Google Patents

measuring device

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JPH0785076B2
JPH0785076B2 JP2199195A JP19919590A JPH0785076B2 JP H0785076 B2 JPH0785076 B2 JP H0785076B2 JP 2199195 A JP2199195 A JP 2199195A JP 19919590 A JP19919590 A JP 19919590A JP H0785076 B2 JPH0785076 B2 JP H0785076B2
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JP
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sequence
transmission signal
transmission
echo
signal
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修三 和高
幸一郎 三須
勉 永塚
光裕 小池
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、超音波、電磁波などの波動を用い、パルス
圧縮方式を採用した測定装置に関するものである。
Description: [Industrial application] The present invention relates to a measuring apparatus that employs a pulse compression method using waves such as ultrasonic waves and electromagnetic waves.

[従来の技術] 従来のこの種の超音波を用いた測定装置については、例
えば、 ビー.ビー.リーとイー.エス.ファーガソン“高速デ
ジタル・ゴーレイコード探傷システム”ザ・アイトリプ
ルイー超音波シンポジウムの議事録1981年,第888頁〜
第891頁(以下、文献Aと略称する。) (B.B.Lee and E.S.Furgason,“High−Speed Digital G
olay Code Flaw Detection System,"in Proceedings of
the IEEE Ultrasonics Symposium,1981,pp.888−89
1)、 ビー.ビー.リーとイー.エス.ファーガソン“超音波
エヌ.デー.イー相関探傷システムの評価”音波及び超
音波のアイトリプルイー会報vol.SU−29,no.6,11月,198
2年,第359頁〜第369頁(以下、文献Bと略称する。) (B.B.Lee and E.S.Furgason,“An Evaluation of Ultr
asound NDE Correlation Flaw Detection Systems,"IEE
E Transactions on Sonics and Ultrasonics,vol.SU−2
9.no.6,November,1982,pp.359−369)及び ビー.ビー.リーとイー.エス.ファーガソン“高速デ
ジタル・ゴーレイコード探傷システム”超音波、7月、
1983年,第153頁〜第161頁(以下、文献Cと略称す
る。) (B.B.Lee and E.S.Furgason,“High−Speed Digital G
olay Code Flaw Detection System,"Ultrasonics,July,
1983,pp.153−161)に示されている。
[Prior Art] For a conventional measuring apparatus using this kind of ultrasonic wave, for example, see B. Bee. Lee and E. S. Ferguson "High Speed Digital Golay Code Flaw Detection System" Minutes of The Eye Triple E Ultrasonic Symposium 1981, pp. 888-
Page 891 (hereinafter referred to as Reference A) (BBLee and ES Furgason, “High-Speed Digital G
olay Code Flaw Detection System, "in Proceedings of
the IEEE Ultrasonics Symposium, 1981, pp.888-89
1), Bee. Bee. Lee and E. S. Ferguson "Evaluation of Ultrasonic N.D.E Correlation Detection System" Sonic and Ultrasonic Eye Triple E Bulletin vol.SU-29, no.6, November, 198
2 years, pp. 359-369 (hereinafter referred to as Reference B) (BBLee and ES Furgason, “An Evaluation of Ultr
asound NDE Correlation Flaw Detection Systems, "IEE
E Transactions on Sonics and Ultrasonics, vol.SU-2
9.no.6, November, 1982, pp.359-369) and B. Bee. Lee and E. S. Ferguson "High Speed Digital Golay Code Flaw Detection System" Ultrasound, July,
1983, pp. 153 to 161 (hereinafter referred to as Document C) (BBLee and ES Furgason, "High-Speed Digital G"
olay Code Flaw Detection System, "Ultrasonics, July,
1983, pp.153-161).

従来例の構成を第19図を参照しながら説明する。The configuration of the conventional example will be described with reference to FIG.

第19図は、例えば文献Cに示された従来の超音波を用い
た測定装置を示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram showing a conventional measuring apparatus using ultrasonic waves shown in Document C, for example.

第19図において、従来の測定装置は、信号源(1)と、
この信号源(1)に接続されたデジタル遅延線(2)
と、信号源(1)及びデジタル遅延線(2)に接続され
たバイポーラ変換器(3)と、このバイポーラ変換器
(3)に接続されたトランスミッタ(4)と、同じく信
号源(1)及びデジタル遅延線(2)に接続されたバイ
ポーラ変換器(5)と、超音波探触子(6)と、この超
音波探触子(6)、トランスミッタ(4)及びバイポー
ラ変換器(5)に接続されたアナログ相関器(7)と、
このアナログ相関器(7)に接続された表示器(8)と
から構成されている。
Referring to FIG. 19, the conventional measuring device includes a signal source (1),
Digital delay line (2) connected to this signal source (1)
A bipolar converter (3) connected to the signal source (1) and the digital delay line (2), a transmitter (4) connected to the bipolar converter (3), and also the signal source (1) and A bipolar transducer (5) connected to the digital delay line (2), an ultrasonic probe (6), an ultrasonic probe (6), a transmitter (4) and a bipolar converter (5). An analog correlator (7) connected,
It is composed of a display (8) connected to the analog correlator (7).

なお、超音波探触子(6)は、水槽の水中に設置され、
超音波探触子(6)の対向する位置にしんちゅうのター
ゲットSが配置されている。また、アナログ相関器
(7)は、超音波探触子(6)及びバイポーラ変換器
(5)に接続された掛け算器(7a)、この掛け算器(7
a)に接続された積分器(7b)とから構成されている。
さらに、信号源(1)とデジタル遅延線(2)との間、
信号源(1)とバイポーラ変換器(3)及び(5)との
間、デジタル遅延線(2)とバイポーラ変換器(3)及
び(5)との間にはANDゲート等の論理回路が挿入され
ている。システムコントロール(9)は、制御するため
に上述した各機器、回路に接続されている。
The ultrasonic probe (6) is installed in the water of the aquarium,
A brass target S is arranged at a position facing the ultrasonic probe (6). The analog correlator (7) is a multiplier (7a) connected to the ultrasonic probe (6) and the bipolar converter (5), and the multiplier (7a).
It consists of an integrator (7b) connected to a).
Furthermore, between the signal source (1) and the digital delay line (2),
A logic circuit such as an AND gate is inserted between the signal source (1) and the bipolar converters (3) and (5) and between the digital delay line (2) and the bipolar converters (3) and (5). Has been done. The system control (9) is connected to each device and circuit described above for controlling.

つぎに、上述した従来例の動作を第20図及び第21図を参
照しながら説明する。
Next, the operation of the above-mentioned conventional example will be described with reference to FIGS. 20 and 21.

第20図は例えば文献Bに示された従来の超音波を用いた
測定装置の送信信号を示す波形図、第21図は例えば文献
Bに示された従来の超音波を用いた測定装置の圧縮パル
スを示す波形図である。
FIG. 20 is a waveform diagram showing a transmission signal of the conventional ultrasonic measuring device shown in Document B, and FIG. 21 is a compression of the conventional ultrasonic measuring device shown in Document B, for example. It is a wave form diagram which shows a pulse.

第20図において、横軸はビット(BITS)の単位で表され
ているが、単位のビットに単位の時間を対応させれば横
軸の単位は時間として読み替えることができる。文献B
では、単位のビットに対応させる単位の時間を記号δで
表している。従って、送信信号のパルス幅は、63×δで
ある。
In FIG. 20, the horizontal axis is expressed in units of bits (BITS), but the unit of the horizontal axis can be read as time if the unit time is associated with the unit bit. Literature B
In, the unit time corresponding to the unit bit is represented by the symbol δ. Therefore, the pulse width of the transmission signal is 63 × δ.

この送信信号は、振幅が特殊な系列により符号化され
た、周波数帯がベースバンドの信号である。振幅の符号
化については、後述することとし、まず、使用されてい
る系列について説明する。
This transmission signal is a signal whose frequency band is baseband and whose amplitude is encoded by a special sequence. The encoding of the amplitude will be described later, and the sequence used will be described first.

使用されている系列は、長さが63ビットの有限長系列が
用いられ、周期長が63ビットの周期系列であるm系列
(maximal length sequence)を、一周期で打ち切って
作られている。
The sequence used is a finite length sequence having a length of 63 bits, and is formed by cutting off an m sequence (maximal length sequence), which is a periodic sequence having a period length of 63 bits, in one cycle.

m系列については、例えば『符号理論』宮川 洋、岩垂
好裕、今井 英樹 共著 昭和54年6月29日 昭晃堂
刊 第474頁〜第499頁(以下、文献Dと略称する。)に
詳しく述べられている。
The m-sequence is described in detail in "Code Theory" by Hiroshi Miyagawa, Yoshihiro Iwadari and Hideki Imai, June 29, 1979, published by Shokoido, pages 474-499 (hereinafter referred to as Document D). Stated.

m系列は、長さが無限長の周期系列であり、系列をなす
成分が2つの要素からなる2値系列である。2つの要素
には、符号+と符号−が割り当てられる場合もあるし、
数値+1と数値−1、あるいは数値1と数値0とが割り
当てられる場合もある。第20図の例では、周期長が63ビ
ットで、長さが無限長のm系列をもとにして、その一周
期を取り出して有限長系列を作っている。
The m-sequence is a periodic sequence having an infinite length and is a binary sequence in which the components forming the sequence are two elements. The two elements may be assigned a sign + and a sign −,
Numerical value +1 and numerical value -1, or numerical value 1 and numerical value 0 may be assigned. In the example of FIG. 20, a finite length sequence is created by extracting one period based on an m sequence having a period length of 63 bits and an infinite length.

次に、この有限長系列を用いた振幅の符号化について説
明する。
Next, amplitude encoding using this finite length sequence will be described.

有限長系列をなす要素+に振幅+1を、要素−に振幅−
1を対応させて、系列の要素±の表れる順番にしたがっ
て、単位時間δ毎に振幅を相対値で±1に変調してい
る。このような信号は、振幅を符号化された信号と呼ば
れる。
Amplitude +1 for element + and amplitude − for element − that form a finite length sequence
Corresponding to 1, the amplitude is modulated to ± 1 with a relative value for each unit time δ according to the order in which the elements ± of the series appear. Such a signal is called an amplitude-coded signal.

第21図において、第20図と同様に、横軸はビットの単位
で表示されているが、単位のビットに単位の時間δを対
応させれば、横軸の単位は時間として読み替えることが
できる。
In FIG. 21, as in FIG. 20, the horizontal axis is displayed in bit units, but if the unit bit is associated with the unit time δ, the horizontal axis unit can be read as time. .

この圧縮パルスは、長さ64ビットの有限長系列により振
幅符号化した送信信号を用いた場合の例である。この系
列は、第20図の送信信号を生成するときに用いた長さ63
ビットの有限長系列に、1ビットを付加して作られたも
のである。従って、この送信信号のパルス幅は、64×δ
である。エコーのパルス幅もこれとほぼ同等の長さであ
る。
This compressed pulse is an example in the case of using a transmission signal amplitude-coded by a finite length sequence having a length of 64 bits. This sequence has a length of 63 that was used when generating the transmission signal in FIG.
It is created by adding 1 bit to a finite length sequence of bits. Therefore, the pulse width of this transmission signal is 64 × δ
Is. The pulse width of the echo is almost the same as this.

第21図で示すように、圧縮パルスのエネルギーの大半
は、図中、中央の時間幅内(数ビット×δ)に集中して
いる。この中央の振幅の大きい信号部分は、圧縮パルス
の主ローブと呼ばれる。主ローブのパルス幅は短い。こ
れは、エコーのエネルギーが時間軸上のほぼ一点に圧縮
されたことを意味している。主ローブの両側の振幅の小
さい信号部分は、圧縮パルスのレンジサイドローブと呼
ばれる。
As shown in FIG. 21, most of the energy of the compressed pulse is concentrated within the central time width (several bits × δ) in the figure. This central high amplitude signal portion is called the main lobe of the compressed pulse. The pulse width of the main lobe is short. This means that the energy of the echo was compressed to almost one point on the time axis. The small amplitude signal portions on either side of the main lobe are called the range side lobes of the compressed pulse.

さて、信号源(1)及びデジタル遅延線(2)から、バ
イポーラ変換器(3)及びトランスミッタ(4)を介し
て、第20図で示したような、送信信号が生成される。こ
の送信信号により超音波探触子(6)が励振される。
Now, the transmission signal as shown in FIG. 20 is generated from the signal source (1) and the digital delay line (2) via the bipolar converter (3) and the transmitter (4). The ultrasonic probe (6) is excited by this transmission signal.

超音波探触子(6)から水中に放射された超音波は、タ
ーゲットSにより反射され、再び超音波探触子(6)に
より受信される。超音波探触子(6)により受信された
エコーは、アナログ相関器(7)の掛け算器(7a)に伝
達される。
The ultrasonic waves emitted into the water from the ultrasonic probe (6) are reflected by the target S and are received again by the ultrasonic probe (6). The echo received by the ultrasonic probe (6) is transmitted to the multiplier (7a) of the analog correlator (7).

上述したエコーのパルス幅は、送信信号と同等に長い。
すなわち、エコーのエネルギーは、送信信号のパルス幅
にほぼ相当する長い時間(ほぼ、63×δ)にわたって、
ほぼ一様に分布している。
The pulse width of the echo described above is as long as the transmitted signal.
That is, the energy of the echo is for a long time (approximately 63 × δ), which is approximately the pulse width of the transmitted signal,
It is distributed almost uniformly.

一方、前記送信信号と同じ信号が、デジタル遅延線
(2)及びバイポーラ変換器(5)を介して、アナログ
相関器(7)の掛け算器(7a)に伝達される。
On the other hand, the same signal as the transmission signal is transmitted to the multiplier (7a) of the analog correlator (7) via the digital delay line (2) and the bipolar converter (5).

アナログ相関器(7)は、エコーと送信信号との間の相
関演算を実行する。この相関演算により、送信信号と同
等に長い時間にわたって、時間軸上にほぼ一様に広がっ
て分布していたエコーのエネルギーは、時間軸上のほぼ
一点に圧縮される。圧縮されて得られたパルスは、圧縮
パルスと呼ばれる。
The analog correlator (7) performs a correlation operation between the echo and the transmitted signal. By this correlation calculation, the energy of the echo, which is distributed almost uniformly on the time axis over a long time period equivalent to that of the transmission signal, is compressed to almost one point on the time axis. The pulse obtained by being compressed is called a compressed pulse.

アナログ相関器(7)により得られた圧縮パルスは、表
示器(8)に伝達され、最終結果として表示される。
The compressed pulse obtained by the analog correlator (7) is transmitted to the display (8) and displayed as the final result.

上述した従来の超音波を用いた測定装置の距離分解能
は、圧縮パルスの主ローブのパルス幅(圧縮パルスのパ
ルス幅と略称される。)により決まる。送信信号のパル
ス幅が長いにもかかわらず、圧縮パルスのパルス幅は上
述したように短い。従って、もともとパルス幅の短い送
信信号を用いたパルスエコー法による超音波を用いた測
定装置の場合と同等の分解能が得られる。
The distance resolution of the above-described conventional measuring apparatus using ultrasonic waves is determined by the pulse width of the main lobe of the compressed pulse (abbreviated as the pulse width of the compressed pulse). Although the pulse width of the transmission signal is long, the pulse width of the compressed pulse is short as described above. Therefore, originally, a resolution equivalent to that of a measuring device using ultrasonic waves by the pulse echo method using a transmission signal having a short pulse width can be obtained.

一方、S/N比(信号対雑音比)は、送信信号の平均送信
エネルギーが大きいほど高くなる。平均送信エネルギー
は、送信信号のパルス幅が長いほど大きい。従って、従
来の測定装置は、もともとパルス幅の短い送信信号を用
いたパルスエコー法に比べ、高いS/N比が得られる。
On the other hand, the S / N ratio (signal to noise ratio) increases as the average transmission energy of the transmission signal increases. The average transmission energy increases as the pulse width of the transmission signal increases. Therefore, the conventional measuring apparatus can obtain a higher S / N ratio than the pulse echo method which originally uses a transmission signal having a short pulse width.

以上のように、従来の超音波を用いた測定装置は、分解
能も優れ、S/N比も高くとれる。
As described above, the conventional measuring apparatus using ultrasonic waves has excellent resolution and a high S / N ratio.

しかし、従来の測定装置は、圧縮パルスのレンジサイド
ローブのレベルが高いと、それが表れる時間に対応する
試験体内の位置に、反射体(欠陥など)があるものと誤
認してしまう問題点がある。
However, the conventional measuring device has a problem that if the level of the range sidelobe of the compressed pulse is high, it may be mistaken for a reflector (defect etc.) at the position in the test body corresponding to the time when it appears. is there.

この問題点を避けるには、圧縮パルスのレンジサイドロ
ーブのレベルを低くする必要がある。これを達成するに
は、送信信号の符号化に用いる系列の自己相関関数のレ
ンジサイドローブのレベルを低くする必要がある。言い
換えれば、送信信号の符号化に用いる系列として、自己
相関関数のレンジサイドローブのレベルが低い系列を用
いる必要がある。
To avoid this problem, it is necessary to lower the range sidelobe level of the compressed pulse. To achieve this, it is necessary to lower the range sidelobe level of the autocorrelation function of the sequence used to encode the transmission signal. In other words, it is necessary to use a sequence having a low range sidelobe level of the autocorrelation function as the sequence used for coding the transmission signal.

以下、圧縮パルスのレンジサイドローブと、系列の自己
相関関数のレンジサイドローブとについて第22図を参照
しながら説明する。なお、系列の自己相関関数の定義に
ついては、文献Dに詳しく述べられている。
Hereinafter, the range side lobe of the compressed pulse and the range side lobe of the autocorrelation function of the series will be described with reference to FIG. Note that the definition of the autocorrelation function of the series is described in detail in Document D.

第22図は、第20図の送信信号の符号化に用いた有限長系
列の自己相関関数を示す波形図である。
FIG. 22 is a waveform diagram showing an autocorrelation function of a finite length sequence used for coding the transmission signal of FIG.

m系列自体は、文献Dの第479頁〜第483頁に述べられて
いるように、自己相関関数が主ローブと呼ばれる鋭いピ
ークをもち、レンジサイドローブのレベルが低い特性を
もつ系列である。しかし、文献Dの第489頁に述べられ
ているように、レンジサイドローブのレベルの低い周期
系列の1周期を取り出して有限長系列を作った場合、も
ともとの周期系列の自己相関関数のレンジサイドローブ
のレベルが低いからといって、第22図で示すように、上
述したように作った有限長系列の自己相関関数のレンジ
サイドローブのレベルが低いとは限らない。
The m-sequence itself is a sequence having a characteristic that the autocorrelation function has a sharp peak called a main lobe and the range sidelobe level is low, as described on pages 479 to 483 of Document D. However, as described on page 489 of Document D, when one period of a periodic sequence with a low range sidelobe level is extracted to create a finite length sequence, the range side of the autocorrelation function of the original periodic sequence is The low lobe level does not necessarily mean that the range sidelobe level of the autocorrelation function of the finite-length sequence created as described above is low, as shown in FIG.

m系列自体の自己相関関数のレンジサイドローブのレベ
ルは、周期長をnで表し、主ローブのピーク値が1とな
るように規格化して表すと、絶対値で1/nとなること
が、文献Dの第479頁〜第480頁に示されている。従っ
て、周期長が63ビットの場合には、1/63=0.0159とな
る。しかし、第22図をみると、第20図の送信信号の符号
化に用いた有限長系列の自己相関関数では、レンジサイ
ドローブのレベルは少なくとも0.1以上と、m系列自体
の自己相関関数のレンジサイドローブのレベルよりも1
桁大きい。
The level of the range sidelobe of the autocorrelation function of the m-sequence itself is expressed as n, and when normalized so that the peak value of the main lobe becomes 1, the absolute value becomes 1 / n, See D, pages 479-480. Therefore, when the cycle length is 63 bits, 1/63 = 0.0159. However, looking at FIG. 22, in the finite-length sequence autocorrelation function used for coding the transmission signal in FIG. 20, the range sidelobe level is at least 0.1 or more, which is the range of the autocorrelation function of the m sequence itself. 1 more than sidelobe level
Digit larger.

すなわち、m系列を有限長で打ち切って作った系列を送
信信号の符号化に用いたのでは、圧縮パルスのレンジサ
イドローブのレベルが高い欠点がある。第21図に示した
圧縮パルスは、レンジサイドローブのレベルが高い例で
ある。また、文献Bに述べられているように、m系列を
63ビットで打ち切った系列を用いた場合も試されてい
る。この場合、レンジサイドローブの形(パターン)
は、第21図と異なるが、レンジサイドローブのレベル
は、第21図の場合と比べて3dB以上は変わらなかったと
記述されている。これらの例は、送信信号の符号化に用
いる系列として、その自己相関関数のレンジサイドロー
ブのレベルが低いものを用いなければ、圧縮パルスのレ
ンジサイドローブのレベルを低くできないことを示す例
である。
That is, if a sequence formed by cutting off the m sequence with a finite length is used for encoding the transmission signal, there is a drawback that the range side lobe level of the compressed pulse is high. The compressed pulse shown in FIG. 21 is an example in which the range sidelobe level is high. Also, as described in Reference B,
It has also been tried using a sequence truncated at 63 bits. In this case, the range sidelobe shape (pattern)
Is different from that in FIG. 21, but the level of the range side lobe is not changed by more than 3 dB compared with the case in FIG. These examples are examples showing that the range sidelobe level of the compressed pulse cannot be lowered unless a sequence having a low range sidelobe level of its autocorrelation function is used as a sequence used for coding the transmission signal. .

以上より、自己相関関数のレンジサイドローブが全く無
い系列であれば最良であることがわかる。しかし、文献
Dに述べられているように、レンジサイドローブが全く
無い2値有限長系列は存在しない。
From the above, it can be seen that it is the best if the sequence has no range sidelobes of the autocorrelation function. However, as described in Document D, there is no binary finite length sequence having no range sidelobe.

しかし、同じく、文献Dに述べられているように、同じ
長さを有する2つの2値有限長系列の各々の自己相関関
数を加算すれば、加算後ではレンジサイドローブが全く
無くなることがある。このような特性をもつ、一種の対
を構成する2つの系列は、相補系列と呼ばれる。相補系
列については、エム.ジェイ.イー.ゴーレイ“相補系
列”情報理論のアイアールイー会報 vol.IT−7,第82頁
〜第87頁,4月,1961年(M.JB.E.Golay,“Complementary
Series,"IRE Transactions on Information Theory,vo
l.IT−7,pp.82−87,April,1961)に詳細に述べられてい
る。この相補系列は、Golayの相補系列とも、あるいは
略してGolayコードとも呼ばれる。
However, similarly, as described in Document D, if the autocorrelation functions of two binary finite length sequences having the same length are added, the range side lobe may be completely eliminated after the addition. Two sequences that form a pair and have such characteristics are called complementary sequences. For complementary sequences, see M. Jay. E. Golay "Complementary Sequence" Information Theory IR Bulletin vol.IT-7, pp. 82-87, April, 1961 (M.JB.E.Golay, "Complementary
Series, "IRE Transactions on Information Theory, vo
l.IT-7, pp.82-87, April, 1961). This complementary sequence is also called a Golay complementary sequence or, in short, a Golay code.

ここで、相補系列の自己相関関数について、第23図
(a)、(b)及び第24図を参照しながら説明する。
Here, the autocorrelation function of the complementary sequence will be described with reference to FIGS. 23 (a), (b) and FIG.

第23図(a)及び(b)は例えば文献Cに示された相補
系列をなす第1及び第2の系列の自己相関関数を示す波
形図、第24図は第1及び第2の系列の自己相関関数の加
算結果を示す波形図である。
23 (a) and 23 (b) are waveform diagrams showing the autocorrelation function of the first and second sequences forming the complementary sequence shown in Document C, and FIG. 24 is the waveform diagram of the first and second sequences. It is a wave form diagram which shows the addition result of an autocorrelation function.

第23図(a)及び(b)からわかるように、これら2つ
の自己相関関数のレンジサイドローブのレベルは、どち
らも高い。加算して得られた自己相関関数(以下、合成
自己相関関数と呼ぶ。)は、第24図で示すように、中央
に主ローブに相当する鋭いピークのみをもち、レンジサ
イドローブが全く無い。
As can be seen from FIGS. 23 (a) and 23 (b), the level of the range side lobes of these two autocorrelation functions is high. As shown in FIG. 24, the autocorrelation function obtained by addition (hereinafter referred to as the composite autocorrelation function) has only a sharp peak corresponding to the main lobe in the center and has no range sidelobe at all.

文献A及びCでは、相補系列を使用する超音波を用いた
測定装置についても述べられている。相補系列をなす2
つの系列は、交互に繰り返して用いられている。これに
ついて、第25図(a)、(b)及び第26図を参照しなが
ら説明する。
Documents A and C also describe measuring devices with ultrasound using complementary sequences. Complementary series 2
The two series are used alternately and repeatedly. This will be described with reference to FIGS. 25 (a), (b) and FIG.

第25図(a)及び(b)、並びに第26図は、文献Cに示
された第1及び第2の圧縮パルス並びに合成圧縮パルス
の計算機シミュレーション結果を示す波形図である。
25 (a) and 25 (b), and FIG. 26 are waveform charts showing computer simulation results of the first and second compressed pulses and the synthetic compressed pulse shown in Document C.

相補系列をなす2つの系列を、第1及び第2の系列と呼
ぶことにする。これら第1及び第2の系列を用いて、そ
れぞれ第20図の場合と同様にして生成した2つの送信信
号を、それぞれ第1及び第2の送信信号と呼ぶことにす
る。また、これら第1及び第2の送信信号により超音波
探触子(6)を励振したときに得られる2つのエコー
を、それぞれ第1及び第2のエコーと呼ぶことにする。
さらに、これら第1及び第2のエコーを、それぞれ第1
及び第2の送信信号を用いて第21図の場合と同様に相関
処理して得られる2つの圧縮パルスを、それぞれ第1及
び第2の圧縮パルスと呼ぶことにする。
The two sequences forming the complementary sequence will be referred to as the first and second sequences. Two transmission signals generated using the first and second sequences in the same manner as in the case of FIG. 20 will be referred to as first and second transmission signals, respectively. Further, the two echoes obtained when the ultrasonic probe (6) is excited by these first and second transmission signals will be referred to as first and second echoes, respectively.
Furthermore, these first and second echoes are respectively replaced by the first echo.
, And the two compressed pulses obtained by performing the correlation processing using the second transmission signal in the same manner as in FIG. 21 will be referred to as the first and second compressed pulses, respectively.

第1の送信信号及び第2の送信信号が、ある一定の周期
で交互に繰り返されている。第1の送信信号で超音波探
触子(6)が励振される周期において、第1のエコーが
得られ、この第1のエコーは、第1の送信信号を用いて
同じ周期内で相関処理され第1の圧縮パルスが得られて
いる。同様に、第2の送信信号で超音波探触子(6)が
励振される周期において、第2のエコーが得られ、この
第2のエコーは、第2の送信信号を用いて同じ周期内で
相関処理され第2の圧縮パルスが得られている。さら
に、アナログ相関器(7)の積分時間を送信繰り返し周
期の2倍の時間よりも長くすることにより、第1の圧縮
パルス及び第2の圧縮パルスを加算する演算が行われて
いる。
The first transmission signal and the second transmission signal are alternately repeated at a certain fixed cycle. A first echo is obtained in a cycle in which the ultrasonic probe (6) is excited by the first transmission signal, and the first echo is subjected to correlation processing in the same cycle using the first transmission signal. A first compressed pulse has been obtained. Similarly, a second echo is obtained in a cycle in which the ultrasonic probe (6) is excited by the second transmission signal, and the second echo is obtained within the same cycle by using the second transmission signal. And the second compressed pulse is obtained by the correlation processing. Further, by making the integration time of the analog correlator (7) longer than twice the transmission repetition period, an operation of adding the first compressed pulse and the second compressed pulse is performed.

第1の圧縮パルスと第2の圧縮パルスとの加算結果を、
合成圧縮パルスと呼ぶことにする。合成圧縮パルスが、
表示器(8)に表示される。
The addition result of the first compressed pulse and the second compressed pulse is
It is called a synthetic compressed pulse. Synthetic compressed pulse
It is displayed on the display (8).

第25図(a)及び(b)に示すように、第1及び第2の
圧縮パルスはともにレンジサイドローブのレベルが高
い。しかし、第26図に示すよに、合成圧縮パルスのレン
ジサイドローブのレベルは、中央に主ローブのみ表れて
おり、レンジサイドローブは全く無い。
As shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b), both the first and second compressed pulses have high range sidelobe levels. However, as shown in FIG. 26, the level of the range sidelobe of the composite compressed pulse shows only the main lobe in the center, and there is no range sidelobe at all.

このように、相補系列を使用する従来の超音波を用いた
測定装置は、レンジサイドローブが無いという優れた利
点をもっている。
As described above, the conventional measuring apparatus using the ultrasonic wave using the complementary sequence has an excellent advantage that there is no range side lobe.

しかし、合成自己相関関数のレンジサイドローブが無い
という特性をもつ相補系列は、系列の長さnが、すべて
の自然数について存在する訳ではない。相補系列は、限
られた長さについてのみ存在する。例えば、長さnが50
以下では、文献Dに記述されているように、n=2、
4、8、10、16、20、26、32、40、について存在する。
但し、n=34、36、50の場合の存在は不明である。
However, in the complementary sequence having the characteristic that there is no range side lobe of the combined autocorrelation function, the sequence length n does not exist for all natural numbers. Complementary sequences exist only for a limited length. For example, the length n is 50
In the following, as described in document D, n = 2,
It exists for 4, 8, 10, 16, 20, 26, 32, 40.
However, the existence in the case of n = 34, 36, 50 is unknown.

[発明が解決しようとする課題] 上述したような従来の測定装置では、レンジサイドロー
ブのレベルが高く、このレンジサイドローブのレベルを
零にできる相補系列を用いる場合には、系列の長さnが
限られたものしかないという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional measuring apparatus as described above, when the range side lobe level is high and a complementary sequence capable of reducing the range side lobe level to zero is used, the sequence length n There was a problem that there were only a few.

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、合成自己相関関数のレンジサイドローブのレベ
ルを完全に零に保ったまま、系列の長さnの選択の自由
度を大きくすることができる測定装置を得ることを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and increases the degree of freedom in selecting the length n of a sequence while keeping the level of the range sidelobe of the composite autocorrelation function completely zero. The purpose is to obtain a measuring device capable of

[課題を解決するための手段] この発明に係る測定装置は、次に掲げる手段を備えたも
のである。
[Means for Solving the Problems] The measuring apparatus according to the present invention includes the following means.

〔1〕 複数補系列に基づいて複数個の送信信号を発生
する送信信号発生手段。
[1] Transmission signal generating means for generating a plurality of transmission signals based on a plurality of complementary sequences.

〔2〕 前記複数個の送信信号により励振されて波動を
対象物に送信する送信手段。
[2] A transmitting unit that is excited by the plurality of transmission signals and transmits a wave to an object.

〔3〕 前記複数個の送信信号にそれぞれ対応する複数
個のエコーを受信する受信手段。
[3] Receiving means for receiving a plurality of echoes respectively corresponding to the plurality of transmission signals.

〔4〕 前記複数補系列により規定される複数個の参照
信号を用いてそれぞれ前記複数個のエコーを相関処理す
る相関手段。
[4] Correlation means for performing correlation processing on the plurality of echoes using a plurality of reference signals defined by the plurality of complementary sequences.

[5] 複数個の相関処理の結果を加算する加算手段。[5] An addition unit that adds the results of a plurality of correlation processes.

[作用] この発明においては、送信信号発生手段によって、複数
補系列に基づいて複数個の送信信号が発生される。
[Operation] In the present invention, the transmission signal generating means generates a plurality of transmission signals based on a plurality of complementary sequences.

また、送信手段によって、前記複数個の送信信号により
励振されて波動が対象物に送信される。
Further, the wave is transmitted to the object by being excited by the plurality of transmission signals by the transmitting means.

さらに、受信手段によって、前記複数個の送信信号にそ
れぞれ対応する複数個のエコーが受信される。
Further, the receiving means receives a plurality of echoes respectively corresponding to the plurality of transmission signals.

さらにまた、相関手段によって、前記複数補系列により
規定される複数個の参照信号を用いて、それぞれ前記複
数個のエコーが相関処理される。
Furthermore, the correlation means performs correlation processing on each of the plurality of echoes using the plurality of reference signals defined by the plurality of complementary sequences.

そして、加算手段によって、複数個の相関処理の結果が
加算される。
Then, the adding means adds the results of the plurality of correlation processes.

[実施例] 上述した相補系列は、同じ長さを有する2つの系列から
なっているが、我々は、同じ長さを有する4つ以上の偶
数個の系列からなり、かつ個々の系列の自己相関関数を
加算すると、レンジサイドローブが無くなるという特性
をもつ系列が存在することを見いだした。このような特
性をもつ系列については、いままで報告例がない。この
ような特性をもつ系列は、複数個で補完しあうことによ
りレンジサイドローブが無くなるので、ここでは便宜
上、複数補系列と呼ぶことにする。
[Embodiment] Although the complementary sequence described above consists of two sequences having the same length, we have an even number of four or more sequences having the same length, and the autocorrelation of each sequence. We have found that there is a sequence with the characteristic that when the functions are added, the range sidelobes disappear. Up to now, there have been no reports of sequences having such characteristics. A sequence having such a characteristic eliminates a range side lobe by being complemented by a plurality of sequences, and is therefore referred to as a multiple complement sequence here for convenience.

この発明の第1実施例の構成を第1図を参照しながら説
明する。
The configuration of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は、この発明の第1実施例を示すブロック図であ
り、超音波探触子(6)及び表示器(8)は第19図で示
した上記従来装置のものと全く同一である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, in which an ultrasonic probe (6) and an indicator (8) are exactly the same as those of the conventional device shown in FIG. .

第1図において、この発明の第1実施例は、上述した従
来装置のものと全く同一のものと、振幅符号化送信信号
発生器(1A)と、この振幅符号化送信信号発生器(1A)
及び超音波探触子(6)に接続された相関器(7A)と、
入力側がこの相関器(7A)に接続されかつ出力側が表示
器(8)に接続されたメモリを含む加算器(10)とから
構成されている。
In FIG. 1, the first embodiment of the present invention is exactly the same as that of the conventional apparatus described above, an amplitude-encoded transmission signal generator (1A), and this amplitude-encoded transmission signal generator (1A).
And a correlator (7A) connected to the ultrasonic probe (6),
An adder (10) including a memory whose input side is connected to this correlator (7A) and whose output side is connected to a display (8).

なお、超音波探触子(6)は振幅符号化送信信号発生器
(1A)にも接続され、試験体Sに接触している。
The ultrasonic probe (6) is also connected to the amplitude-coded transmission signal generator (1A) and is in contact with the test body S.

つぎに、上述した第1実施例の動作を第2図、第3図及
び第4図を参照しながら説明する。
Next, the operation of the above-described first embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.

第2図(a)、(b)、(c)及び(d)はこの発明の
第1実施例の送信信号を示す波形図、第3図はこの発明
の第1実施例の4つの送信信号を示す波形図、第4図は
この発明の第1実施例の4つのエコーを示す波形図であ
る。
2 (a), (b), (c) and (d) are waveform diagrams showing the transmission signal of the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is four transmission signals of the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a waveform diagram showing four echoes of the first embodiment of the present invention.

第2図(a)〜(d)に示す送信信号は、従来と同様
に、振幅を符号化した信号である。しかし、符号化に用
いている系列は、5の長さを有する4つの系列からなる
複数補系列である。4つの系列それぞれを第1、第2、
第3及び第4の系列と呼ぶことにすると、 第1の系列は(−、−、−、+、−)、 第2の系列は(−、−、−、+、+)、 第3の系列は(−、−、+、−、−)、 第4の系列は(−、−、+、−、+)、 である。これらの系列と送信信号の振幅符号化との間の
関係をわかりやすくするために、第2図中に上述した系
列の符号を合わせて記入してある。
The transmission signals shown in FIGS. 2A to 2D are amplitude-encoded signals as in the conventional case. However, the sequence used for encoding is a multiple complementary sequence consisting of four sequences having a length of 5. Each of the four series has a first, second,
Calling the third and fourth sequences, the first sequence is (−, −, −, +, −), the second sequence is (−, −, −, +, +), the third sequence. The series is (-,-, +,-,-), and the fourth series is (-,-, +,-, +). In order to make the relationship between these sequences and the amplitude coding of the transmission signal easier to understand, the codes of the sequences described above are also entered in FIG.

以下、送信信号にも、系列の通し番号に対応させて、通
し番号を付して呼ぶこととし、第2図(a)〜(d)に
示した送信信号を、それぞれ第1、第2、第3及び第4
の送信信号と呼ぶことにする。
Hereinafter, the transmission signals will also be referred to with serial numbers in correspondence with the serial numbers of the series, and the transmission signals shown in FIGS. 2A to 2D will be referred to as the first, second and third transmission signals, respectively. And the fourth
Will be referred to as a transmission signal.

振幅符号化送信信号発生器(1A)は、上述した4つの送
信信号を、第3図に示すように、ある一定の送信繰り返
し周期Trで、順次繰り返して発生し、超音波探触子
(6)に伝達する。
The amplitude-encoded transmission signal generator (1A) sequentially generates the above-mentioned four transmission signals at a certain transmission repetition period Tr as shown in FIG. ).

超音波探触子(6)は、4つの送信信号により順次励振
されて、超音波を試験体S内へ送信する。そして、試験
体S内の欠陥などにより反射されたエコーは、超音波探
触子(6)により受信される。受信されたエコーは、相
関器(7A)に伝達される。
The ultrasonic probe (6) is sequentially excited by four transmission signals and transmits ultrasonic waves into the test body S. Then, the echo reflected by the defect or the like in the test body S is received by the ultrasonic probe (6). The received echo is transmitted to the correlator (7A).

第1、第2、第3及び第4の送信信号により超音波探触
子(6)を励振したときに得られるエコーを、それぞ
れ、第4図に示すように、第1、第2、第3及び第4の
エコーと呼ぶことにする。なお、送信信号は受信回路側
(相関器(7A)側)に一部漏れ込むので、第4図ではそ
の様子も合わせて示している。
The echoes obtained when the ultrasonic probe (6) is excited by the first, second, third and fourth transmission signals are respectively represented by the first, second and third echoes as shown in FIG. Let us call them the 3rd and 4th echoes. Since a part of the transmission signal leaks into the receiving circuit side (correlator (7A) side), the state is also shown in FIG.

相関器(7A)は、第i番目(i=1,2,3,4)のエコーを
第i番目の送信信号を用いて相関処理し、圧縮する。第
i番目のエコーが圧縮されて得られた圧縮パルスを第i
番目の圧縮パルスと呼ぶことにする。第1、第2、第3
及び第4の圧縮パルスは、順次加算器(10)に伝達され
る。
The correlator (7A) performs correlation processing on the i-th (i = 1,2,3,4) echo using the i-th transmission signal and compresses it. The compressed pulse obtained by compressing the i-th echo is
The second compressed pulse will be called. 1st, 2nd, 3rd
And the fourth compressed pulse are sequentially transmitted to the adder (10).

加算器(10)は、第4の圧縮パルスが伝達されてくるま
で、第1、第2及び第3の圧縮パルスをメモリに記憶し
ている。第4の圧縮パルスが伝達されてきた時点で、第
1、第2、第3及び第4の圧縮パルスを加算する。以
下、加算結果を合成圧縮パルスを呼ぶことにする。この
合成圧縮パルスが加算器(10)から表示器(8)に伝達
される。
The adder (10) stores the first, second and third compressed pulses in the memory until the fourth compressed pulse is transmitted. When the fourth compressed pulse is transmitted, the first, second, third and fourth compressed pulses are added. Hereinafter, the addition result will be referred to as a synthetic compressed pulse. This composite compressed pulse is transmitted from the adder (10) to the display (8).

なお、この発明では、合成圧縮パルスのレンジサイドロ
ーブの相対的なレベルを問題にしているので、加算器
(10)では4つの圧縮パルスを上述したように、単に加
算して表示器(8)へ伝達しても良いし、あるいは4つ
の圧縮パルスを加算平均して表示器(8)へ伝達しても
良い。
In this invention, since the relative level of the range side lobe of the synthetic compressed pulse is a problem, the adder (10) simply adds the four compressed pulses as described above, and the display (8). May be transmitted to the display unit (8), or four compressed pulses may be averaged and transmitted to the display unit (8).

表示器(8)では、合成圧縮パルスが、従来と同様に表
示される。
On the display (8), the composite compressed pulse is displayed as in the conventional case.

つづいて、この発明の第1実施例の効果について第5
図、第6図、第7図、第8図、第9図、第10図、第11図
及び第12図を参照しながら説明する。
Next, the effect of the first embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. 6, 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12.

第5図(a)、(b)、(c)及び(d)はそれぞれ第
1、第2、第3及び第4の系列の自己相関関数の計算結
果を示す波形図、第6図は第5図の4つの自己相関関数
の加算結果を示す波形図である。
5 (a), (b), (c) and (d) are waveform charts showing the calculation results of the autocorrelation functions of the first, second, third and fourth series, respectively, and FIG. It is a wave form diagram which shows the addition result of four autocorrelation functions of FIG.

自己相関関数は、文献Dの第475頁に示されている式(1
7.4)を修正した次式から計算した。
The autocorrelation function is expressed by the equation (1
It was calculated from the following formula modified from 7.4).

ρaa(k)=Σaj+kaj …… (和は、jについて0〜n−1までとる。) ここで、ρaaは系列aの自己相関関数であり、kは整数
である。また、ajは系列aの第j番目の要素(+1また
は−1)であり、nは系列の長さである。例えば、系列
aを、上述した第1の系列(−、−、−、+、−)とす
ると、a0=a1=a2=a4=−1、a3=1である。
ρ aa (k) = Σa j + k a j (The sum is 0 to n−1 for j.) Here, ρ aa is the autocorrelation function of the sequence a, and k is an integer. In addition, a j is the j-th element (+1 or -1) of the sequence a, and n is the length of the sequence. For example, if the sequence a is the above-mentioned first sequence (−, −, −, +, −), then a 0 = a 1 = a 2 = a 4 = −1 and a 3 = 1.

以下、第1、第2、第3及び第4の系列の自己相関関数
を、それぞれρ11、ρ22、ρ33及びρ44で表す。式
は、文献D中の式(17.4)の右辺を、単にn倍しただけ
の式である。n倍する又はn倍しないかは、自己相関関
数を主ローブのピーク値が1となるように規格化して表
すか、主ローブのピーク値がnとなるように規格化して
表すかの差であり、レンジサイドローブの相対的なレベ
ルを問題にする場合には、どちらで考えても変わりはな
い。
Hereinafter, the autocorrelation functions of the first, second, third, and fourth series are represented by ρ 11 , ρ 22 , ρ 33, and ρ 44 , respectively. The formula is a formula in which the right side of formula (17.4) in document D is simply multiplied by n. Whether it is multiplied by n or not multiplied by n depends on whether the autocorrelation function is normalized so that the peak value of the main lobe is 1, or is normalized so that the peak value of the main lobe is n. Yes, when considering the relative level of the range side lobe, it does not change whichever one is considered.

第5図に示した4つの自己相関関数ρ11、ρ22、ρ33
びρ44のレンジサイドローブのレベルはいずれも高い。
しかしながら、第6図に示すように、ρ11+ρ22+ρ33
+ρ44(以下、これを合成自己相関関数と呼ぶ。)は、
レンジサイドローブが全く無いことがわかる。
The range sidelobe levels of the four autocorrelation functions ρ 11 , ρ 22 , ρ 33, and ρ 44 shown in FIG. 5 are all high.
However, as shown in FIG. 6, ρ 11 + ρ 22 + ρ 33
+ Ρ 44 (hereinafter, referred to as a composite autocorrelation function) is
You can see that there is no range side lobe.

なお、上述した4つの系列のうち、どの2つの系列を取
り出して組み合わせても、相補系列となる組み合わせは
ない。これは、第5図(a)〜(d)に示した4つの自
己相関関数のうち、どの2つの自己相関関数を取り出し
て加算しても、加算後でレンジサイドローブが全く無く
なる組み合わせがないことからわかる。
Note that there is no combination that becomes a complementary sequence even if any two sequences among the above-mentioned four sequences are extracted and combined. This is because even if any two autocorrelation functions among the four autocorrelation functions shown in FIGS. 5A to 5D are taken out and added, there is no combination in which the range side lobe disappears after the addition. I understand from that.

第6図に示したように、4つの自己相関関数ρ11
ρ22、ρ33及びρ44を加算すると、レンジサイドローブ
が全く無くなることから、合成圧縮パルスにおいてもレ
ンジサイドローブが全く無くなることが期待できる。
As shown in FIG. 6, the four autocorrelation functions ρ 11 ,
When ρ 22 , ρ 33, and ρ 44 are added, the range sidelobe is completely eliminated, so that it can be expected that the range sidelobe is completely eliminated even in the synthetic compressed pulse.

そこで、計算機シミュレーションによりこれを次のよう
にして確認した。
Therefore, this was confirmed by computer simulation as follows.

圧縮パルスは、文献Cに述べられているように、送信信
号の自己相関関数と超音波探触子(6)のインパルス応
答との畳み込み積分で与えられる。ここで、インパルス
応答とは、超音波の送信及び受信を総合して考えた時の
送受総合での超音波探触子(6)のインパルス応答を表
す。
The compressed pulse is given by the convolution integral of the autocorrelation function of the transmitted signal and the impulse response of the ultrasound probe (6), as described in document C. Here, the impulse response represents the impulse response of the ultrasonic probe (6) in the total transmission and reception when the transmission and reception of ultrasonic waves are comprehensively considered.

ここで、第7図は超音波探触子(6)のインパルス応答
を示す波形図、第8図(a)、(b)、(c)及び
(d)は第1、第2、第3及び第4の圧縮パルスの計算
結果を示す波形図、第9図は合成圧縮パルスを示す波形
図である。
Here, FIG. 7 is a waveform diagram showing the impulse response of the ultrasonic probe (6), and FIGS. 8 (a), (b), (c) and (d) are the first, second and third waveforms. FIG. 9 is a waveform diagram showing the calculation result of the fourth compressed pulse, and FIG. 9 is a waveform diagram showing the composite compressed pulse.

インパルス応答を、第7図に示す振動継続時間1.5サイ
クルのパルスとして計算した。なお、図中、fcは超音波
探触子(6)の中心周波数を表す。
The impulse response was calculated as a pulse with a vibration duration of 1.5 cycles shown in FIG. In the figure, f c represents the center frequency of the ultrasonic probe (6).

上述したように、第i番目の圧縮パルスは、第2図
(a)〜(d)に示した第i番目の送信信号の自己相関
関数と、第7図に示した超音波探触子(6)のインパル
ス応答とを、畳み込み積分することにより求めた。な
お、第i番目の送信信号の自己相関関数は、第5図
(a)〜(d)において横軸の単位のビットに単位の時
間δを対応させれば、第5図(a)〜(d)に示した第
i番目の系列の自己相関関数と同一である。ここでは、
δ=1/(2fc)として計算した。
As described above, the i-th compressed pulse corresponds to the auto-correlation function of the i-th transmission signal shown in FIGS. 2A to 2D and the ultrasonic probe (shown in FIG. 7). The impulse response of 6) was obtained by convolution integration. Note that the autocorrelation function of the i-th transmission signal is shown in FIGS. 5A to 5D if the unit time δ corresponds to the unit bits on the horizontal axis in FIGS. 5A to 5D. It is the same as the autocorrelation function of the i-th sequence shown in d). here,
It was calculated as δ = 1 / (2f c ).

第8図(a)〜(d)に示すように、4つの圧縮パルス
ともレンジサイドローブのレベルが高い。しかしなが
ら、第9図に示すように、合成圧縮パルスでは、期待通
りレンジサイドローブが全く無い。第8図(a)〜
(d)及び第9図では、上述した単位時間δを1/(2
fc)として計算したが、δをこの値から変化させても、
合成圧縮パルスにおいてレンジサイドローブは生じなか
った。また、超音波探触子(6)のインパルス応答を1.
5サイクルのパルスとして計算したが、サイクル数を1.5
サイクルから変化させても、同様に、合成圧縮パルスに
おいてレンジサイドローブは生じなかった。
As shown in FIGS. 8A to 8D, the level of the range side lobe is high for all four compressed pulses. However, as shown in FIG. 9, the synthetic compressed pulse has no range sidelobes as expected. FIG. 8 (a)-
In (d) and FIG. 9, the unit time δ is 1 / (2
f c ), but even if δ is changed from this value,
No range sidelobes occurred in the synthetic compressed pulse. In addition, the impulse response of the ultrasonic probe (6) is 1.
Calculated as a pulse of 5 cycles, but the number of cycles is 1.5
Similarly, changing from cycle did not produce range sidelobes in the synthetic compressed pulse.

以上のように、この発明の第1実施例は、相補系列の存
在しなかった長さnが5の系列を用いて、レンジサイド
ローブの無い合成圧縮パルスが得られる第1の利点があ
ることがわかった。
As described above, the first embodiment of the present invention has a first advantage that a synthetic compressed pulse without range side lobes can be obtained by using a sequence having a length n of 5 in which there is no complementary sequence. I understood.

ところで、この種の測定装置において、S/N比の改善量
をSNREで表すと、 SNRE=nNBδ …… で与えられることが、文献Bに示されている。ここで、
SNREはエコーのS/N比を基準にして、そこからエコーを
相関処理した後のS/N比が、幾ら改善されたかを表して
いる。
By the way, it is shown in Document B that the improvement amount of the S / N ratio in this type of measuring apparatus is given by SNRE = nNBδ. here,
The SNRE represents how much the S / N ratio after correlating the echo from the S / N ratio of the echo was improved.

式において、nは系列の長さ、Nは各送信繰り返し周
期毎に相関処理を行って圧縮パルスを得て、これらの圧
縮パルスを加算して得られる結果を、最終結果として表
示することを前提としたときの送信繰り返し回数、つま
り、従来の相補系列を用いた場合にはN=2、第1実施
例の複数補系列を用いた場合にはN=4、Bはエコーの
帯域幅、δは単位のビットに対応させる単位の時間を表
す。
In the equation, n is the length of the sequence, N is the correlation processing for each transmission repetition period to obtain compressed pulses, and the result obtained by adding these compressed pulses is displayed as the final result. The number of transmission repetitions, that is, N = 2 when the conventional complementary sequence is used, N = 4 when the plural complementary sequences of the first embodiment are used, B is the echo bandwidth, and δ Represents a unit time corresponding to a unit bit.

式において、nとδとの積は、送信信号のパルス幅に
相当する。S/N比は、式から、送信信号のパルス幅
(nδ)を長くするにしたがって大きくできることがわ
かる。従って、S/N比の改善のみを考えれば、送信信号
のパルス幅は長くする必要がある。
In the equation, the product of n and δ corresponds to the pulse width of the transmission signal. From the equation, it can be seen that the S / N ratio can be increased as the pulse width (nδ) of the transmission signal is increased. Therefore, considering only the improvement of the S / N ratio, it is necessary to lengthen the pulse width of the transmission signal.

しかし、送信信号のパルス幅を長くすると、次の問題点
が生じる。信号を送信している間は、第4図に示したよ
うに、送信信号が受信回路側に漏れ込むので、エコーを
正確に受信できない。従って、送信信号が継続している
時間(nδ)は、検査に利用できないデッド時間とな
る。これは、試験体Sの表面から、送信信号のパルス幅
の2分の1の時間に対応する領域、すなわち、試験体S
内の超音波の伝搬速度をvで表すと、試験体Sの表面か
ら(vnδ)/2までの深さの領域は、デッドゾーンとなり
検査できないことを意味している。ここで、パルス幅を
2分の1倍して考えることは、超音波が試験体S内を往
復することによる。このデッドゾーンを狭くするには、
送信信号のパルス幅は、短くする必要がある。
However, if the pulse width of the transmission signal is lengthened, the following problems occur. While the signal is being transmitted, the transmitted signal leaks into the receiving circuit side as shown in FIG. 4, so that the echo cannot be accurately received. Therefore, the time (nδ) during which the transmission signal continues is a dead time that cannot be used for inspection. This is an area from the surface of the test body S corresponding to a time corresponding to half the pulse width of the transmission signal, that is, the test body S.
If the propagation velocity of the ultrasonic wave inside is represented by v, it means that the region of the depth from the surface of the test body S to (vnδ) / 2 becomes a dead zone and cannot be inspected. Here, the reason why the pulse width is halved is that the ultrasonic waves reciprocate in the test body S. To narrow this dead zone,
The pulse width of the transmission signal needs to be short.

つまり、S/N比を改善する要求と、デットゾーンを狭く
する要求とは、相反する要求である。このため、送信信
号のパルス幅は、試験体Sの種類や検査目的から考え
て、所要のS/N比が得られ、かつデッドゾーンが許容で
きる範囲内に入るように決める必要がある。
That is, the demand for improving the S / N ratio and the demand for narrowing the dead zone are contradictory requirements. Therefore, it is necessary to determine the pulse width of the transmission signal so that the required S / N ratio can be obtained and the dead zone is within an allowable range in consideration of the type of the test object S and the purpose of inspection.

送信信号のパルス幅(nδ)を、上述のように決めた所
要の幅となるように設定するには、n又はδを変化させ
れば達成できる。
The pulse width (nδ) of the transmission signal can be set so as to have the required width determined as described above by changing n or δ.

しかし、δは送信信号のエネルギー利用効率を良くする
ため、超音波探触子(6)の中心周波数をfcで表すと、
通常、1/(2fc)近くに設定される。これについて、第1
0図を参照しながら説明する。
However, in order to improve the energy utilization efficiency of the transmitted signal, δ is represented by f c as the center frequency of the ultrasonic probe (6),
Normally, it is set near 1 / (2f c ). About this, the first
This will be described with reference to FIG.

第10図は、例えば文献Bに示されたクロック周波数とS/
N比の関係を示す特性図である。
FIG. 10 shows the clock frequency and S /
It is a characteristic view which shows the relationship of N ratio.

第10図は、δの逆数で与えられるクロック周波数を変化
させたとき、送信信号のエネルギー利用効率が変化する
ことにより生じるS/N比の相対的な変化の様子を示す。
FIG. 10 shows a relative change in S / N ratio caused by a change in energy utilization efficiency of a transmission signal when a clock frequency given by the reciprocal of δ is changed.

第10図において、送信信号のエネルギー利用効率を高く
して、良好なS/N比で検査するには、クロック周波数は2
fc近くに選ぶ必要があることがわかる。つまり、δは1/
(2fc)近くに選ぶ必要がある。
In Fig. 10, in order to increase the energy utilization efficiency of the transmitted signal and inspect with a good S / N ratio, the clock frequency is 2
It turns out that it is necessary to choose near f c . That is, δ is 1 /
(2f c ) Need to choose near.

従って、送信信号のパルス幅(nδ)を所要の幅となる
ように設定するには、系列の長さnを変化させることに
より達成する方が望ましい。
Therefore, in order to set the pulse width (nδ) of the transmission signal to the required width, it is desirable to achieve it by changing the length n of the sequence.

しかし、レンジサイドローブが生じないという利点のあ
る従来の相補系列を用いる場合、相補系列はnが全ての
自然数につて存在するわけではない。相補系列は、限ら
れた長さについてのみ存在し、長さnが50以下では、
2、4、8、10、16、20、26、32、40と限られたものし
か存在しない。従って、例えばnを8に設定すれば、送
信信号のパルス幅が長いので、S/N比は十分所要の値が
得られるが、デッドゾーンが許容範囲内におさまらず、
一方、nを4に設定すれば、送信信号のパルス幅が短い
ので、デッドゾーンは許容範囲内におさまるが、所要の
S/N比が得られないといった状況が発生する。このよう
な場合、nが4と8との間にあるこの発明の第1実施例
で示したnが5の複数補系列を用いれば、レンジサイド
ローブが全く生じないという上述した第1の利点を保っ
たまま、S/N比も所要の値が得られ、デッドゾーンも許
容範囲内におさめることができ、検査要求を達成できる
という第2の利点が生じる。
However, when using a conventional complementary sequence, which has the advantage that range side lobes do not occur, the complementary sequence n does not exist for all natural numbers. Complementary sequences exist only for a limited length, and if the length n is 50 or less,
Only 2,4,8,10,16,20,26,32,40 exist. Therefore, for example, if n is set to 8, the pulse width of the transmission signal is long, so the S / N ratio can be obtained at a sufficient value, but the dead zone is not within the allowable range.
On the other hand, if n is set to 4, the pulse width of the transmission signal is short, so the dead zone falls within the permissible range.
A situation occurs in which the S / N ratio cannot be obtained. In such a case, if the multiple complementary sequence of n = 5 shown in the first embodiment of the present invention in which n is between 4 and 8 is used, the above-mentioned first advantage that no range side lobe occurs is generated. The required value of the S / N ratio can be obtained while maintaining the above value, the dead zone can be kept within the allowable range, and the second advantage that the inspection request can be achieved occurs.

さらに、複数補系列を用いると次の利点もある。Furthermore, the use of multiple complementary sequences has the following advantages.

試験体Sの底面近傍にある微小欠陥を検出したい場合、
微小欠陥からのエコーのレベルは小さい。一方、底面か
らのエコーのレベルは大きい。送信信号のパルス幅が長
いと、レベルの差の大きいこれらの2つのエコーが、時
間軸上で一部分が互いに重なり合ってしまう。このよう
なレベル差が大きく互いに重なり合った2つのエコーを
信号処理するには、相関器(7A)などの受信回路系は大
きなダイナミックレンジが要求される。しかし、送信信
号のパルス幅が短く、上述した2つのエコーが時間軸上
で分離できるならば、底面エコーに時間ゲートをかけ
て、これを削除して微小欠陥からのエコーのみを増幅し
て信号処理できる。このような信号処理ができる場合に
は、受信回路系のダイナミックレンジはそれ程大きくな
くてもすむ。時間ゲートを利用した上述の信号処理は、
エコーをA/D変換し、計算機内にデータとして取り込
み、そして、計算機を用いて、相関処理や加算などのエ
コーに対する信号処理を行う場合、A/D変換器のビット
数が、少なくてすむので特に都合が良い。
If you want to detect micro defects near the bottom of the test piece S,
The level of echo from microdefects is low. On the other hand, the level of echo from the bottom is large. When the pulse width of the transmission signal is long, these two echoes having a large level difference partially overlap each other on the time axis. A large dynamic range is required for a receiving circuit system such as a correlator (7A) in order to perform signal processing on two echoes having a large level difference and overlapping each other. However, if the pulse width of the transmitted signal is short and the above-mentioned two echoes can be separated on the time axis, a time gate is applied to the bottom echo, and this is deleted to amplify only the echo from the microdefects to obtain the signal. It can be processed. If such signal processing is possible, the dynamic range of the receiving circuit system does not need to be so large. The above signal processing using the time gate is
When the echo is A / D converted, captured as data in the computer, and the signal processing for the echo such as correlation processing and addition is performed using the computer, the bit number of the A / D converter can be small. Especially convenient.

受信回路系のダイナミックレンジが十分でなく、時間ゲ
ートを利用した上述の信号処理を行いたい場合、従来の
相補系列を用いると、長さnが4ではパルス幅が短いの
で、所望の信号処理は可能であるがS/N比が不十分であ
り、一方、nが8ではパルス幅が長いので、S/N比は十
分であるが、所望の信号処理はできないといった状況が
生じることがある。このとき、nが4と8との間にある
この発明の第1実施例で示したnが5の複数補系列を用
いれば、S/N比も十分で、かつ所望の信号処理を行うこ
とができるという第3の利点がある。すなわち、複数補
系列を用いる第1実施例は、レンジサイドローブが無い
という上述した第1の利点を保ったまま、利用できる系
列の長さの選択の範囲が、相補系列も含めて考えると、
従来より広がったので、受信回路系へのダイナミックレ
ンジ要求値が小さくてすむ。
When the dynamic range of the receiving circuit system is not sufficient and the above-mentioned signal processing using the time gate is desired to be performed, when the conventional complementary sequence is used, the pulse width is short when the length n is 4, so that the desired signal processing is not performed. Although possible, the S / N ratio is insufficient. On the other hand, when n is 8, the pulse width is long, so the S / N ratio is sufficient, but a situation may occur in which desired signal processing cannot be performed. At this time, by using a plurality of complementary sequences of n = 5 shown in the first embodiment of the present invention in which n is between 4 and 8, the S / N ratio is sufficient and desired signal processing can be performed. There is a third advantage that That is, in the first embodiment using a plurality of complementary sequences, considering the range of selection of usable sequence lengths, including complementary sequences, while maintaining the above-mentioned first advantage that there is no range sidelobe,
Since it is wider than before, the required dynamic range for the receiving circuit system can be small.

またさらに、複数補系列を用いると次の利点もある。Furthermore, the use of multiple complement sequences has the following advantages.

エコーに重畳する雑音に何等かの癖があり、この雑音と
送信信号の符号化に用いている系列との間に相関が有っ
た場合、雑音も圧縮されるので、この雑音によって生じ
た圧縮パルスを、試験体Sの欠陥によって生じた圧縮パ
ルスとして誤認する問題点がある。従来の相補系列で
は、2つの系列しか用いていないので、どちらか一方の
系列と雑音との間に相関があれば、第1及び第2の圧縮
パルスを加算平均して最終結果として表示すると、表示
段階では雑音による圧縮パルスのレベルは2分の1倍に
しかならない。これに対して、この発明の第1実施例
は、4つの系列を用いているので、どれか1つの系列と
雑音との間で相関が有ったとしても、第1、第2、第3
及び第4の圧縮パルスを加算平均して最終結果として表
示すると、表示段階では雑音による圧縮パルスのレベル
は、4分の1倍となり、従来の相補系列を用いた場合よ
りも小さくなる。すなわち、複数補系列を用いたこの発
明の第1実施例は、相補系列を用いた従来の測定装置に
比べて、雑音によって生じた圧縮パルスを欠陥によって
生じた圧縮パルスとして誤認してしまう確率を小さくで
きるという第4の利点がある。
If there is some habit in the noise that is superimposed on the echo and there is a correlation between this noise and the sequence used to encode the transmitted signal, the noise will also be compressed, so the compression caused by this noise There is a problem of erroneously recognizing the pulse as a compressed pulse generated by the defect of the test body S. Since only two series are used in the conventional complementary series, if there is a correlation between one of the series and noise, the first and second compressed pulses are arithmetically averaged and displayed as the final result, At the display stage, the level of the compressed pulse due to noise is only halved. On the other hand, since the first embodiment of the present invention uses four sequences, even if there is a correlation between any one sequence and noise, the first, second, third
When the averaging of the fourth compressed pulse and the fourth compressed pulse are performed and displayed as the final result, the level of the compressed pulse due to noise becomes 1/4 at the display stage, which is lower than that in the case of using the conventional complementary sequence. That is, the first embodiment of the present invention using a plurality of complementary sequences has a higher probability of erroneously recognizing a compressed pulse generated by noise as a compressed pulse generated by a defect, as compared with a conventional measuring apparatus using a complementary sequence. There is a fourth advantage of being small.

複数補系列を用いるとさらに次の利点もある。The use of multiple complement sequences has the following advantages.

超音波を用いた非破壊検査では、例えば第3図に示した
ように、送信信号をある一定の周期で繰り返して超音波
探触子(6)を励振する。このとき、試験体S内で超音
波が何回も多重反射を繰り返し、送信信号を発生した送
信繰り返し周期よりも後の送信繰り返し周期において、
エコーとして受信されることがある。このようなエコー
は、残響エコーと呼ばれる。
In the nondestructive inspection using ultrasonic waves, for example, as shown in FIG. 3, the ultrasonic probe (6) is excited by repeating a transmission signal at a certain fixed cycle. At this time, the ultrasonic wave repeats multiple reflections in the test body S many times, and in the transmission repetition cycle after the transmission repetition cycle in which the transmission signal is generated,
May be received as an echo. Such an echo is called a reverberation echo.

第11図は、この発明の第1実施例おける残響エコーを示
す波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram showing a reverberation echo in the first embodiment of the present invention.

第11図において、残響エコーが送信信号を発生した送信
繰り返し周期の次の送信繰り返し周期で受信された場合
を図示している。この場合が、残響エコーのレベルが最
も高い。何故なら、送信信号の発生時から、より遅れて
受信される残響エコーほど、より長い伝搬経路を通った
後受信されるので、レベルが小さくなるからである。以
下、第i番目の送信信号により生じた残響エコーを第i
番目の残響エコーと呼ぶことにする。残響エコーは、試
験体S内の反射体により1回反射され、送信信号を発生
した送信繰り返し周期において受信されたエコーと区別
がつかない。従って、残響エコーは検査の妨害となるも
のである。
FIG. 11 shows a case where the reverberation echo is received in the transmission repetition cycle next to the transmission repetition cycle in which the transmission signal is generated. In this case, the level of reverberation echo is the highest. This is because the reverberation echo received later from the time when the transmission signal is generated is received after passing through a longer propagation path, and thus the level becomes smaller. Hereinafter, the reverberation echo generated by the i-th transmitted signal will be
The second reverberation echo will be called. The reverberant echo is reflected once by the reflector in the test object S, and is indistinguishable from the echo received in the transmission repetition period that generated the transmission signal. Therefore, the reverberant echo interferes with the inspection.

この発明の第1実施例と、従来の超音波を用いた測定装
置との間で、残響エコーが検査へ及ぼす妨害度を第12図
を参照しながら比較してみる。
The first embodiment of the present invention and a conventional measuring device using ultrasonic waves will be compared with each other with reference to FIG.

第12図は、従来の超音波を用いた測定装置における残響
エコーを示す波形図である。
FIG. 12 is a waveform diagram showing reverberation echoes in a conventional measuring apparatus using ultrasonic waves.

従来装置として、以下に示す長さが4の相補系列を用い
た場合について考えてみる。
As a conventional apparatus, consider the case of using a complementary sequence having a length of 4 shown below.

第1の系列=(+、+、+、−) 第2の系列=(+、+、−、+) ここでは、残響エコーのレベルが最も高く、最も問題と
なる場合、すなわち、残響エコーが送信信号を発生した
送信繰り返し周期の次の送信繰り返し周期において受信
された場合について検討してみる。
First sequence = (+, +, +, −) Second sequence = (+, +, −, +) Here, when the reverberation echo level is the highest and the most problematic, that is, the reverberation echo is Consider the case where a transmission signal is received in the next transmission repetition period of the transmission repetition period.

まず、従来装置の場合には、残響エコーは第12図に示す
ように現れる。すなわち、第1の残響エコーは第2の送
信信号を発生する送信繰り返し周期において受信され、
第2の残響エコーは第1の送信信号を発生する送信繰り
返し周期において受信される。従って、エコーの信号処
理過程において、第1の残響エコーは第2の送信信号と
の間で相関演算が実施されることになる。同様に、第2
の残響エコーは第1の送信信号との間で相関演算が実施
される。さらに、これら2つの相関演算結果が加算され
て、最終結果として表示されることになる。
First, in the case of the conventional device, the reverberation echo appears as shown in FIG. That is, the first reverberant echo is received in the transmit repetition period that produces the second transmit signal,
The second reverberation echo is received in the transmission repetition period that produces the first transmission signal. Therefore, in the echo signal processing process, correlation calculation is performed on the first reverberation echo and the second transmission signal. Similarly, the second
The reverberation echo of is subjected to correlation calculation with the first transmission signal. Further, these two correlation calculation results are added and displayed as the final result.

第1及び第2の残響エコーは、それぞれ第1及び第2の
系列により振幅符号化した送信信号に係わって生じたエ
コーである。従って、もし第1の系列と第2の系列の相
互相関関数(以下、相互相関関数ρ12と呼ぶ。)と、第
2の系列と第1の系列の相互相関関数(以下、相互相関
関数ρ21と呼ぶ。)との加算結果ρ12+ρ21(以下、合
成相互相関関数と呼ぶ。)のレベルが、合成自己相関関
数ρ11+ρ22の主ローブのピーク値に比べて小さければ
小さいほど、残響エコーが検査へ及ぼす妨害度は小さく
なるものと考えられる。
The first and second reverberation echoes are echoes that are generated by the transmission signals amplitude-encoded by the first and second sequences, respectively. Therefore, if the cross-correlation function of the first series and the second series (hereinafter, referred to as the cross-correlation function ρ 12 ) and the cross-correlation function of the second series and the first series (hereinafter, the cross-correlation function ρ) The value of the addition result ρ 12 + ρ 21 (hereinafter, referred to as a composite cross-correlation function) is smaller than the peak value of the main lobe of the composite autocorrelation function ρ 11 + ρ 22 . It is considered that the reverberant echo has less effect on the examination.

そこで、第1の系列=(+、+、+、−)と第2の系列
=(+、+、−、+)について、上述した合成相互相関
関数を計算し、次にこれを合成自己相関関数の主ローブ
のピーク値である8で割る計算を行った。その結果は、
(0、1/8、3/8、3/8、3/8、1/8、0)となった。この
結果において、ピーク値は3/8=0.375である。
Therefore, for the first series = (+, +, +,-) and the second series = (+, +,-, +), the above-described composite cross-correlation function is calculated, and then this is calculated as the composite autocorrelation. Calculation was performed by dividing by 8 which is the peak value of the main lobe of the function. The result is
(0, 1/8, 3/8, 3/8, 3/8, 1/8, 0). In this result, the peak value is 3/8 = 0.375.

なお、相互相関関数は、文献Dの第476頁に示されてい
る式(17.8)を修正した次式から計算した。
The cross-correlation function was calculated from the following equation, which is a modification of the equation (17.8) shown on page 476 of Document D.

ρab(k)=Σaj+kbj …… (和は、jについて0〜n−1までとる。) 式において、ρabは同じ長さnを有する系列aと系列
bの相互相関関数であり、添字j、kについては、式
と同一である。式は、自己相関関数の計算に用いた式
との統一性をとるため、文献D中の式(17.8)の右辺
を、単にn倍しただけである。
ρ ab (k) = Σa j + k b j (where the sum is 0 to n−1 for j.) In the formula, ρ ab is a cross-correlation function of the series a and the series b having the same length n. And the subscripts j and k are the same as in the formula. The formula is simply n times the right side of formula (17.8) in document D in order to be consistent with the formula used for calculating the autocorrelation function.

上述した計算結果と比較するため、第11図に示したこの
発明の第1実施例の場合についても、同様の計算を行っ
た。
In order to compare with the above-mentioned calculation result, the same calculation was performed in the case of the first embodiment of the present invention shown in FIG.

第11図において、第1の残響エコーは、第2の送信信号
を発生する送信繰り返し周期で受信され、第2の残響エ
コーは、第3の送信信号を発生する送信繰り返し周期で
受信され、第3の残響エコーは、第4の送信信号を発生
する送信繰り返し周期で受信され、第4の残響エコー
は、第1の送信信号を発生する送信繰り返し周期におい
て受信されている。従って、エコーの信号処理過程にお
いて、第1の残響エコーは第2の送信信号との間で、第
2の残響エコーは第3の送信信号との間で、第3の残響
エコーは第4の送信信号との間で、第4の残響エコーは
第1の送信信号との間で、それぞれ、相関演算が実施さ
れる。そして、これら4つの相関演算結果が加算され
て、最終結果として表示されることになる。そこで、こ
の発明の第1実施例で用いている 第1の系列=(−、−、−、+、−)、 第2の系列=(−、−、−、+、+)、 第3の系列=(−、−、+、−、−)、 第4の系列=(−、−、+、−、+)、 について、第1の系列と第2の系列の相互相関関数(以
下、相互相関関数ρ12と呼ぶ。)、第2の系列と第3の
系列の相互相関関数(以下、相互相関関数ρ23と呼
ぶ。)、第3の系列と第4の系列の相互相関関数(以
下、相互相関関数ρ34と呼ぶ。)、第4の系列と第1の
系列の相互相関関数(以下、相互相関関数ρ41と呼
ぶ。)を計算し、さらに、これら4つの相互相関関数を
加算して合成相相互関関数ρ12+ρ23+ρ34+ρ41を求
めた。そして、上述した合成相互相関関数を、合成自己
相関関数ρ11+ρ22+ρ33+ρ44のピーク値である20で
割る計算を行った。
In FIG. 11, the first reverberation echo is received in the transmission repetition cycle for generating the second transmission signal, and the second reverberation echo is received in the transmission repetition cycle for generating the third transmission signal. The third reverberation echo is received in the transmission repetition period for generating the fourth transmission signal, and the fourth reverberation echo is received in the transmission repetition period for generating the first transmission signal. Therefore, in the echo signal processing process, the first reverberation echo is between the second transmission signal, the second reverberation echo is between the third transmission signal, and the third reverberation echo is between the fourth transmission signal and the fourth transmission signal. Correlation calculation is performed between the fourth reverberation echo and the transmission signal, and the fourth reverberation echo and the transmission signal. Then, these four correlation calculation results are added and displayed as the final result. Therefore, the first series = (−, −, −, +, −), the second series = (−, −, −, +, +), and the third series used in the first embodiment of the present invention. Sequence = (-,-, +,-,-), and fourth sequence = (-,-, +,-, +), the cross-correlation function of the first sequence and the second sequence (hereinafter, mutual Correlation function ρ 12 ), cross-correlation function of the second series and the third series (hereinafter, cross-correlation function ρ 23 ), cross-correlation function of the third series and fourth series (hereinafter , The cross-correlation function ρ 34 ), the cross-correlation function of the fourth series and the first series (hereinafter referred to as the cross-correlation function ρ 41 ) is calculated, and these four cross-correlation functions are added. Then, the composite phase correlation function ρ 12 + ρ 23 + ρ 34 + ρ 41 was obtained. Then, the above-mentioned composite cross-correlation function was divided by 20 which is the peak value of the composite autocorrelation function ρ 11 + ρ 22 + ρ 33 + ρ 44 .

その結果は、(0、0、0、1/5、1/5、1/5、0、0、
0)となった。この計算結果におけるピーク値は、1/5
=0.2であり、従来装置の同様の計算結果におけるピー
ク値0.375に比べ小さい。従って、この発明の第1実施
例の方が、残響エコーの検査へ及ぼす妨害度が小さいこ
とが期待できる第5の利点がある。
The result is (0, 0, 0, 1/5, 1/5, 1/5, 0, 0,
It became 0). The peak value in this calculation result is 1/5
= 0.2, which is smaller than the peak value of 0.375 in the same calculation result of the conventional device. Therefore, the first embodiment of the present invention has the fifth advantage that it can be expected that the degree of interference with the reverberation echo inspection is small.

以上は、この発明の第1実施例について説明したが、複
数補系列は上述した以外にも存在する。複数補系列の他
の例を第13図(a)及び(b)を参照しながら説明す
る。
Although the first embodiment of the present invention has been described above, there are multiple complementary sequences other than those described above. Another example of the multiple complement sequence will be described with reference to FIGS. 13 (a) and 13 (b).

第13図(a)及び(b)は、4つ及び6つの系列からな
る複数補系列を示す説明図である。
FIGS. 13 (a) and 13 (b) are explanatory views showing a multiple complement sequence consisting of four and six sequences.

第13図(a)は、4つの系列の自己相関関数を加算する
と、レンジサイドローブが無くなる複数補系列の例であ
る。系列は次の対応関係を用いて、数値で表している。
すなわち、まず、符号+に1を対応させ、符号−に0を
対応させて、例えば系列(+、+、+、−)を[1110]
と表す。次に、[1110]を2進法で表記した数を表すも
のとみなし、この数を10進法で表した数値に変換する。
すなわち、[1110]を[14]に直す。これにより、1つ
の系列と1つの数値とを対応付けている。
FIG. 13 (a) is an example of a plurality of complementary sequences in which the range side lobe disappears when the autocorrelation functions of four sequences are added. The series is expressed numerically using the following correspondence.
That is, first, the code + is made to correspond to 1 and the code − is made to correspond to 0, and for example, the sequence (+, +, +, −) is [1110].
Express. Next, [1110] is regarded as a number in binary notation, and this number is converted into a number in decimal notation.
That is, [1110] is changed to [14]. Thereby, one series is associated with one numerical value.

なお、文献Dの第476頁に記述されているように、ある
2値系列に対し、その符号+と−を反転させた系列、及
び成分の順序を逆転させた系列は、同一の自己相関関数
をもつ。例えば、(+、+、+、−)に対し、(−、
−、−、+)、(−、+、+、+)及び(+、−、−、
−)は、いずれも同一の自己相関関数をもつ。これら4
つの系列を、上述した対応関係を用いて数値で表すと、
[14]、[1]、[7]、[8]となるが、第13図
(a)では、このような場合、最小値[1]を用いるこ
とにより他の3つを代表させている。
As described on page 476 of Document D, a sequence in which the signs + and-are inverted and a sequence in which the order of the components is inverted with respect to a certain binary sequence have the same autocorrelation function. With. For example, for (+, +, +,-), (-,
-,-, +), (-, +, +, +) And (+,-,-,
-) Have the same autocorrelation function. These 4
If two series are numerically expressed using the above-mentioned correspondence,
[14], [1], [7], and [8]. In FIG. 13 (a), the minimum value [1] is used to represent the other three in such a case. .

第13図(b)は、6つの系列の自己相関関数を加算する
と、レンジサイドローブが無くなる複数補系列の例であ
る。数値の見方は、第13図(a)と同一である。第13図
(b)に示す複数補系列を用いる場合には、各々の系列
により振幅符号化した6つの送信信号を、順次繰り返し
て発生させ、これらの送信信号にそれぞれ対応する6つ
のエコーを、それぞれ対応する送信信号を用いて相関処
理して6つの圧縮パルスを得る。そして、これらを加算
して合成圧縮パルスを得て、これを表示すれば、第1実
施例の場合と同様の作用、効果が得られる。
FIG. 13 (b) is an example of a plurality of complementary sequences in which the range side lobe disappears when the autocorrelation functions of six sequences are added. How to read the numerical values is the same as in FIG. 13 (a). When using a plurality of complementary sequences shown in FIG. 13 (b), six transmission signals amplitude-coded by each sequence are sequentially and repeatedly generated, and six echoes respectively corresponding to these transmission signals are generated. Correlation processing is performed using corresponding transmission signals to obtain six compressed pulses. Then, by adding these to obtain a composite compressed pulse and displaying this, the same operation and effect as in the case of the first embodiment can be obtained.

第13図(a)及び(b)は、複数補系列の数例であり、
我々は、第13図(a)及び(b)以外の複数補系列を多
数見つけている。例えば、4つの系列からなる複数補系
列としては、長さnが2の場合には1通り、nが3の場
合には1通り、nが7の場合には34通り、nが8の場合
には56通り、nが9の場合には477通りの組み合わせが
あることがわかっている。ここで、「組み合わせ」と呼
ぶ言葉の意味は、第13図中に記載している意味と同一で
ある。また、組み合わせの数は、ある系列に対し、その
符号を反転させた系列、成分の順序を逆転させた系列、
及び、上記2つの操作を続けて行って得られる系列は、
同一の系列と見なして数えている。以下、同様である。
6つの系列からなる複数補系列としては、nが2の場合
には1通り、nが6の場合には48通りの組み合わせがあ
り、さらに、nが3、5及び7の場合には、6つの系列
からなる複数補系列は存在しないこともわかっている。
また、8つの系列からなる複数補系列としては、nが2
の場合には1通り、nが3の場合には1通り、nが4の
場合には5通り、nが5の場合には35通り、nが6の場
合には517通りの組み合わせがあることなどもわかって
いる。
FIGS. 13 (a) and 13 (b) are several examples of multiple complement sequences,
We have found a number of multiple complement sequences other than those shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). For example, as a multiple complementary sequence consisting of four sequences, there is one if the length n is 2, one if n is 3, 34 if n is 7, and n is 8. It is known that there are 56 combinations in the case of, and 477 combinations when n is 9. Here, the meaning of the word “combination” is the same as the meaning described in FIG. In addition, the number of combinations is, for a certain sequence, a sequence in which its sign is reversed, a sequence in which the order of components is reversed,
And the sequence obtained by continuously performing the above two operations is
They are counted as the same series. The same applies hereinafter.
There are 1 combination when n is 2 and 48 combinations when n is 6 as a multiple complementary sequence consisting of 6 series, and when n is 3, 5 and 7, 6 combinations are available. It is also known that there is no multi-complementary series consisting of one series.
In addition, n is 2 as a multiple complementary sequence consisting of 8 sequences.
If n is 3, there is 1 combination, if n is 4 there are 5 combinations, if n is 5 there are 35 combinations, and if n is 6 there are 517 combinations. I know things.

なお、長さnの4つの系列からなる複数補系列を、 {a0,a1,…,an-1}、 {b0,b1,…,bn-1}、 {c0,c1,…,cn-1}、 {d0,d1,…,dn-1}、 とすると、 {a0,b0,a1,b1,…,an-1,bn-1} {a0,−b0,a1,−b1,…,an-1,−bn-1} {c0,d0,c1,d1,…,cn-1,dn-1} {c0,−d0,c1,−d1,…,cn-1,−dn-1} は長さが2nの複数補系列となる。6つ以上の系列からな
る複数補系列からも、同様に、長さが2倍の新たな複数
補系列を作れる。
A plurality of complementary sequences consisting of four sequences of length n are represented by {a 0 , a 1 , ..., A n-1 }, {b 0 , b 1 , ..., B n-1 }, {c 0 , c 1 , ..., c n-1 }, {d 0 , d 1 , ..., d n-1 }, then {a 0 , b 0 , a 1 , b 1 , ..., a n-1 , b n-1 } {a 0 , -b 0 , a 1 , -b 1 , ..., a n-1 , -b n-1 } {c 0 , d 0 , c 1 , d 1 , ..., c n- 1 , d n-1 } {c 0 , -d 0 , c 1 ,, -d 1 , ..., c n-1 ,, -d n-1 } is a multiple complementary sequence having a length of 2n. Similarly, a new multi-complementary sequence having a length of twice can be created from a multi-complementary sequence including six or more sequences.

以上は、複数補系列を用いて、送信信号の振幅を符号化
する方式について説明したが、この発明はこれに限ら
ず、送信信号の位相を符号化する方式にも適用できる。
Although the method of encoding the amplitude of the transmission signal by using a plurality of complementary sequences has been described above, the present invention is not limited to this and is also applicable to a method of encoding the phase of the transmission signal.

この発明の第2実施例の構成を第14図を参照しながら説
明する。
The configuration of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第14図は、この発明の第2実施例を示すブロック図であ
り、位相符号化送信信号発生器(1B)以外は上記第1実
施例のものと全く同一である。
FIG. 14 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, which is exactly the same as that of the first embodiment except for the phase-coded transmission signal generator (1B).

第14図において、この発明の第2実施例は、上述した第
1実施例と全く同一のものと、超音波探触子(6)及び
相関器(7A)に接続された位相符号化送信信号発生器
(1B)とから構成されている。
In FIG. 14, the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described above, and the phase-encoded transmission signal connected to the ultrasonic probe (6) and the correlator (7A). It is composed of a generator (1B).

つぎに、上述した第2実施例の動作について第15図
(a)、(b)、(c)及び(d)を参照しながら説明
する。
Next, the operation of the above-described second embodiment will be described with reference to FIGS. 15 (a), (b), (c) and (d).

第15図(a)〜(d)は、この発明の第2実施例の位相
符号化送信信号発生器(1B)により発生された送信信号
を示す波形図である。
FIGS. 15 (a) to 15 (d) are waveform charts showing transmission signals generated by the phase-encoded transmission signal generator (1B) of the second embodiment of the present invention.

第15図(a)〜(d)において、送信信号は、上述した
第1実施例の場合と同一の4つの系列を用いて、位相を
符号化した信号である。4つの系列と送信信号の位相符
号化との間の関係をわかりやすくするために、図中に系
列の符号を合わせて記入してある。
In FIGS. 15A to 15D, the transmission signal is a signal in which the phase is encoded using the same four sequences as in the case of the first embodiment described above. In order to make the relationship between the four sequences and the phase encoding of the transmission signal easier to understand, the symbols of the sequences are also shown in the figure.

なお、位相符号化の方法については、この発明と関連す
る特願平1−45316号に詳細に述べられている。
The phase encoding method is described in detail in Japanese Patent Application No. 1-45316, which is related to the present invention.

この発明の第2実施例では、第1実施例の第2図(a)
〜(d)に示した送信信号を、それぞれ第15図(a)〜
(d)に示した送信信号で置き換えて超音波探触子
(6)を励振する。エコーの信号処理は、第1実施例と
同一である。
In the second embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) of the first embodiment is used.
15A to 15D, the transmission signals shown in FIGS.
The ultrasonic probe (6) is excited by replacing it with the transmission signal shown in (d). The echo signal processing is the same as in the first embodiment.

つづいて、上述した第2実施例の効果について説明す
る。
Next, the effect of the second embodiment described above will be described.

この発明の第2実施例では、第1実施例の場合と同様の
作用、効果が得られるとともに、この発明と関連する特
願平1−45316号からわかるように、送信信号の周波数
特性を、超音波探触子(6)の周波数応答特性に近づけ
ることができる。従って、送信エネルギーの利用効率を
高くできることが期待できる。
In the second embodiment of the present invention, the same operation and effect as in the case of the first embodiment are obtained, and as can be seen from Japanese Patent Application No. 1-45316 related to the present invention, the frequency characteristic of the transmission signal is The frequency response characteristics of the ultrasonic probe (6) can be approximated. Therefore, it can be expected that the utilization efficiency of transmission energy can be increased.

以上の第1及び第2実施例では、エコーと送信信号との
間で相関演算を行い、圧縮パルスを得る方式について説
明したが、この発明はこれに限らず、この発明と関連す
る特願平1−45316号に述べているように、超音波探触
子(6)が送受総合で有する周波数応答特性をもつフィ
ルタを用意し、送信信号をこのフィルタに通して参照信
号を発生させ、この参照信号とエコーとの間の相関演算
を行うことにより、圧縮パルスを得る方式に適用しても
よい。
In the above first and second embodiments, the method of performing the correlation calculation between the echo and the transmission signal to obtain the compressed pulse has been described, but the present invention is not limited to this, and Japanese Patent Application No. As described in No. 1-45316, a filter having a frequency response characteristic that the ultrasonic probe (6) has in transmission and reception is prepared, and a reference signal is generated by passing the transmission signal through this filter. It may be applied to a method of obtaining a compressed pulse by performing a correlation calculation between a signal and an echo.

この方式を適用した、この発明の第3実施例について第
16図を参照しながら説明する。
A third embodiment of the present invention to which this method is applied
It will be described with reference to FIG.

第16図は、この発明の第3実施例を示すブロック図であ
り、参照信号発生器(11)以外は上記第1実施例のもの
と全く同一である。
FIG. 16 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, which is exactly the same as that of the first embodiment except for the reference signal generator (11).

第16図において、この発明の第3実施例は、上述した第
1実施例のものと全く同一のものと、入力側が振幅符号
化送信信号発生器(1A)に接続され、かつ出力側が相関
器(7A)に接続された参照信号発生器(11)とから構成
されている。
In FIG. 16, the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above, except that the input side is connected to the amplitude coded transmission signal generator (1A) and the output side is a correlator. It is composed of a reference signal generator (11) connected to (7A).

参照信号発生器(11)は、超音波探触子(6)が送受総
合で有する周波数応答特性をもつフィルタとして働き、
エコーを相関処理するのに用いる参照信号を発生する。
The reference signal generator (11) functions as a filter having a frequency response characteristic that the ultrasonic probe (6) has in transmission and reception,
Generate a reference signal used to correlate the echoes.

この第3実施例は、特願平1−45316号からわかるよう
に、送信信号を用いてエコーを相関処理する方式に比べ
て、S/N比をさらに改善できることが期待できる。何故
なら、超音波探触子(6)の帯域幅が有限であるため、
超音波の送信時と受信時に、超音波探触子(6)のフィ
ルタ作用が信号に対して働くので、送信信号の波形と、
エコーの波形とは一致しない。しかし、この第3実施例
では、エコーと同じ波形を有する波形を、参照信号発生
器(11)を用いて参照信号として発生させ、この参照信
号を用いてエコーを相関処理している。これは、エコー
を整合フィルタに通す信号処理を行っていることに相当
し、整合フィルタは雑音に埋もれた信号を最大のS/N比
で受信する効果をもっているからである。
As can be seen from Japanese Patent Application No. 1-45316, it is expected that the third embodiment can further improve the S / N ratio as compared with the method of performing echo correlation processing using a transmission signal. Because the ultrasonic probe (6) has a finite bandwidth,
Since the filter action of the ultrasonic probe (6) acts on the signal at the time of transmitting and receiving the ultrasonic wave, the waveform of the transmitting signal,
It does not match the echo waveform. However, in the third embodiment, a waveform having the same waveform as the echo is generated as a reference signal by using the reference signal generator (11), and the echo is subjected to correlation processing using this reference signal. This is equivalent to performing signal processing of passing an echo through a matched filter, and the matched filter has an effect of receiving a signal buried in noise at the maximum S / N ratio.

この発明の第3実施例は、上述した作用、効果が、第1
実施例の作用、効果に相乗することが期待できる。
The third embodiment of the present invention has the above-described actions and effects in the first embodiment.
It can be expected to synergize with the operation and effect of the embodiment.

なお、試験体S中を超音波が伝搬するときの伝搬特性に
周波数特性があると、これによるフィルタ作用も同時に
信号に対して働く。このような場合には、参照信号発生
器(11)は、超音波探触子(6)が送受総合で有する周
波数応答特性と、試験体Sの周波数特性とを合わせもっ
た周波数特性を有するフィルタで置き換えれば良い。
When the ultrasonic wave propagates through the test body S, if the propagation characteristic has a frequency characteristic, the filtering action by this also acts on the signal at the same time. In such a case, the reference signal generator (11) has a filter having a frequency characteristic in which the frequency response characteristic of the ultrasonic probe (6) in total transmission and reception and the frequency characteristic of the test body S are combined. You can replace with.

この発明の第4実施例を第17図を参照しながら説明す
る。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第17図は、この発明の第4実施例を示すブロック図であ
り、参照信号発生器(11)以外は第2実施例のものと全
く同一である。
FIG. 17 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, which is exactly the same as that of the second embodiment except for the reference signal generator (11).

第17図において、この発明の第4実施例は、上述した第
2実施例のものと全く同一のものと、入力側が位相符号
化送信信号発生器(1B)に接続され、かつ出力側が相関
器(7A)に接続された参照信号発生器(11)とから構成
されている。
In FIG. 17, the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the second embodiment described above, except that the input side is connected to the phase-coded transmission signal generator (1B) and the output side is the correlator. It is composed of a reference signal generator (11) connected to (7A).

この第4実施例は、上述した第3実施例と同様の作用、
効果を奏するとともに、上述した第2実施例の効果も相
乗されることが期待できる。
The fourth embodiment has the same operation as the above-mentioned third embodiment,
It can be expected that, in addition to the effect, the effect of the second embodiment described above can be synergized.

この発明の第5実施例を第18図を参照しながら説明す
る。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第18図は、この発明の第5実施例を示すブロック図であ
り、超音波探触子(6A)及び(6B)以外は上述した第4
実施例のものと全く同一である。
FIG. 18 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, which is the same as the above-mentioned fourth embodiment except for the ultrasonic probes (6A) and (6B).
It is exactly the same as that of the embodiment.

第18図において、この発明の第5実施例は、上述した第
4実施例のものと全く同一のものと、入力側が位相符号
化送信信号発生器(1B)に接続された送信用の超音波探
触子(6A)と、出力側が相関器(7A)に接続された受信
用の超音波探触子(6B)とから構成されている。
In FIG. 18, the fifth embodiment of the present invention is the same as that of the fourth embodiment described above, and ultrasonic waves for transmission whose input side is connected to the phase-encoded transmission signal generator (1B). It is composed of a probe (6A) and an ultrasonic probe for reception (6B) whose output side is connected to a correlator (7A).

この第5実施例では、参照信号発生器(11)の周波数特
性として、送信用の超音波探触子(6A)の送信時の周波
数応答特性と、受信用の超音波探触子(6B)の受信時の
周波数応答特性とを、兼ね合わせて得られる周波数特性
を用いる。
In the fifth embodiment, as the frequency characteristics of the reference signal generator (11), the frequency response characteristics of the transmitting ultrasonic probe (6A) during transmission and the receiving ultrasonic probe (6B). The frequency characteristic obtained by combining with the frequency response characteristic at the time of reception is used.

この第5実施例は、上述した第4実施例と同様の作用、
効果を奏する。
The fifth embodiment has the same operation as the above-mentioned fourth embodiment,
Produce an effect.

もちろん、送信用の超音波探触子(6A)と、受信用の超
音波探触子(6B)とをこの発明の第1、第2及び第3実
施例に適用してもよい。
Of course, the ultrasonic probe for transmission (6A) and the ultrasonic probe for reception (6B) may be applied to the first, second and third embodiments of the present invention.

また、この発明は上述した各実施例に限らず、送信信号
の振幅や位相の符号化に、4つ以上の系列からなる複数
補系列と、従来の相補系列とを組み合わせて用いてもよ
い。
Further, the present invention is not limited to the above-mentioned respective embodiments, and a plurality of complementary sequences of four or more sequences and a conventional complementary sequence may be used in combination for encoding the amplitude and phase of the transmission signal.

例えば、長さ4の相補系列と、この発明の第1実施例で
用いた4つの系列からなる長さ5の複数補系列とを組み
合わせる場合、合計6つの系列を用いて、この発明の第
1及び第2実施例と同様に振幅や位相を符号化した6つ
の送信信号を繰り返して発生させ、エコーはこの発明の
第1、第2、第3、第4及び第5実施例と同様に信号処
理を実施すればよい。この場合は、式の右辺における
Nが6となるから、S/N比はより大きくなる利点があ
る。また、送信信号の符号化に用いる相補系列の長さと
複数補系列の長さとは、同一でも、上述の場合のように
異なっていても構わない。
For example, when a complementary sequence of length 4 and a plurality of complementary sequences of length 5 consisting of 4 sequences used in the first embodiment of the present invention are combined, a total of 6 sequences are used to generate the first sequence of the present invention. Similarly to the second and sixth embodiments, six transmission signals whose amplitude and phase are encoded are repeatedly generated, and the echo is the same as in the first, second, third, fourth and fifth embodiments of the present invention. Processing may be performed. In this case, since N on the right side of the equation is 6, there is an advantage that the S / N ratio becomes larger. Further, the length of the complementary sequence and the length of the plurality of complementary sequences used for encoding the transmission signal may be the same or different as in the above case.

また、複数の複数補系列と複数の相補系列とを組み合わ
せて上述と同様に送信信号の符号化に用いてもよい。こ
の場合は、式の右辺におけるNが大きくなるので、S/
N比がより大きくなる利点があるとともに、用いる系列
の種類が多いので、第i番目の送信信号の符号化に用い
る系列と第(i+1)番目の送信信号の符号化に用いる
系列の相互相関関数が小さい組み合わせを選べる自由度
が大きくなる。従って、残響エコーが検査に及ぼす影響
をより軽減できる効果もある。
Also, a plurality of plural complementary sequences and a plurality of complementary sequences may be combined and used for encoding the transmission signal as described above. In this case, N on the right side of the equation becomes large, so S /
The cross-correlation function of the sequence used for coding the i-th transmission signal and the sequence used for coding the (i + 1) -th transmission signal has the advantage that the N ratio is larger and there are many types of sequences used. Gives you more freedom to choose small combinations. Therefore, there is an effect that the influence of the reverberation echo on the inspection can be further reduced.

ところで上記説明では、超音波探傷装置に利用する場合
について述べたが、その他の波動、例えば電磁波を用い
た装置等にも利用できることはいうまでもない。
By the way, in the above description, the case of using for the ultrasonic flaw detector is described, but it goes without saying that it can also be used for a device using other waves, for example, an electromagnetic wave.

また、上記説明では、超音波探触子を試験体に接触させ
ている場合について述べたが、超音波探触子は試験体に
接触させなくてもよい。この場合、超音波探触子と試験
体との間の超音波の送受信は、水などのカップリング媒
体を介して行えばよい。
In the above description, the case where the ultrasonic probe is in contact with the test body has been described, but the ultrasonic probe does not have to be in contact with the test body. In this case, transmission / reception of ultrasonic waves between the ultrasonic probe and the test body may be performed via a coupling medium such as water.

さらに、この発明は、超音波アレイ探触子を構成する個
別の素子の超音波の送受信回路系に適用してもよい。
Further, the present invention may be applied to an ultrasonic wave transmission / reception circuit system of individual elements constituting an ultrasonic array probe.

さらに、この発明は、相関器(相関手段)をN個の各エ
コーごとに個別に独立に設けてもよい。
Furthermore, in the present invention, a correlator (correlation means) may be provided independently for each of the N echoes.

上記実施例においては、複数補系列の単位ビット(正符
号又は負符号)に、矩形波、あるいは、正弦波を対応さ
せた送信信号を用いる場合について説明したが、この発
明はこれに限らず、正符号に単位波形を割り当て、負符
号に上記単位波形の振幅に−1を掛算して得られる波形
を割り当てて、これら2種類の波形を、正負の符号の表
れる順番にしたがって時間軸上に配列した波形を有する
信号を送信信号として用いてもよい。上記単位波形は、
矩形又は矩形に類似の波形であってもよい。また、上記
単位波形は、滑らかな曲線部を含む波形又は振動波形で
あってもよい。
In the above embodiment, the case where a transmission signal in which a rectangular wave or a sine wave is associated with a unit bit (positive sign or negative sign) of a plurality of complementary sequences is used has been described, but the present invention is not limited to this. A unit waveform is assigned to the positive sign, a waveform obtained by multiplying the amplitude of the unit waveform by -1 is assigned to the negative sign, and these two types of waveforms are arranged on the time axis in the order in which the positive and negative signs appear. A signal having the above waveform may be used as the transmission signal. The above unit waveform is
It may be a rectangle or a waveform similar to a rectangle. Further, the unit waveform may be a waveform including a smooth curved portion or a vibration waveform.

また、上記実施例においては、参照信号として、送信信
号そのもの、又は送信信号を、超音波探触子が送受総合
で有する周波数応答特性をもつフィルタを通した信号を
用いたが、次に掲げる信号を参照信号として用いてもよ
い。
Further, in the above-mentioned embodiment, as the reference signal, the transmission signal itself, or the transmission signal, the signal passed through the filter having the frequency response characteristics that the ultrasonic probe has in the transmission and reception is used, but the following signals May be used as the reference signal.

1.対応する送信信号により超音波探触子(送信手段)を
励振したとき、同一又は別の超音波探触子(受信手段)
により得られる対象物からのエコーの波形と同一又は類
似の波形を有する信号。
1. When the ultrasonic probe (transmitting means) is excited by the corresponding transmission signal, the same or different ultrasonic probe (receiving means)
A signal having the same or similar waveform as the waveform of the echo from the object obtained by.

2.対応する送信信号により超音波探触子を励振したと
き、同一又は別の超音波探触子により得られる試験体の
表面又は底面からのエコーの波形と同一又は類似の波形
を有する信号。
2. A signal having the same or similar waveform as the waveform of an echo from the surface or the bottom surface of the test body obtained by the same or another ultrasonic probe when the ultrasonic probe is excited by the corresponding transmission signal.

3.対応する送信信号により超音波探触子を励振したと
き、同一又は別の超音波探触子により得られる対象物と
は別の試験体からのエコーの波形と同一又は類似の波形
を有する信号。
3. When the ultrasonic probe is excited by the corresponding transmission signal, it has the same or similar waveform as the waveform of the echo from the test object different from the object obtained by the same or different ultrasonic probe. signal.

4.対応する送信信号により超音波探触子を励振したと
き、振幅又は位相符号化送信信号発生器(送信信号発生
手段)の出力端から送信手段としての超音波探触子、対
象物、及び受信手段としての超音波探触子を介して相関
器(相関手段)の入力端に至る信号伝搬経路の周波数応
答特性と、送信信号とに基づいて算出された波形を有す
る信号。
4. When the ultrasonic probe is excited by the corresponding transmission signal, the ultrasonic probe as the transmission means, the object, and the output end of the amplitude or phase encoded transmission signal generator (transmission signal generation means), A signal having a waveform calculated on the basis of a frequency response characteristic of a signal propagation path reaching an input end of a correlator (correlation means) via an ultrasonic probe as a reception means and a waveform.

なお、上記周波数応答特性は、対象物の反射体の反射に
関する周波数特性を含む。
The frequency response characteristics include frequency characteristics related to the reflection of the reflector of the object.

[発明の効果] この発明は、以上説明したとおり、複数補系列に基づい
て複数個の送信信号を発生する送信信号発生手段と、前
記複数個の送信信号により励振されて波動を対象物に送
信する送信手段と、前記複数個の送信信号にそれぞれ対
応する複数個のエコーを受信する受信手段と、前記複数
補系列により規定される複数個の参照信号を用いてそれ
ぞれ前記複数個のエコーを相関処理する相関手段と、複
数個の相関処理の結果を加算する加算手段とを備えたの
で 第1に、合成圧縮パルスのレンジサイドローブを全く無
くすることができ、 第2に、S/N比とデッドゾーンの選択自由度を広げるこ
とができ、 第3に、受信回路系のダイナミックレンジ要求値を軽減
することができ、 第4に、雑音が検査に及ぼす影響を軽減することがで
き、 第5に、残響エコーが検査に及ぼす影響を軽減すること
ができるという効果を奏する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a transmission signal generating unit that generates a plurality of transmission signals based on a plurality of complementary sequences, and a wave that is excited by the plurality of transmission signals and transmits a wave to an object. And a receiving means for receiving a plurality of echoes respectively corresponding to the plurality of transmission signals, and a plurality of reference signals defined by the plurality of complementary sequences to correlate the plurality of echoes. Since the correlation means for processing and the addition means for adding the results of a plurality of correlation processings are provided, firstly, the range side lobe of the composite compressed pulse can be eliminated altogether, and secondly, the S / N ratio. The degree of freedom in selecting the dead zone can be expanded. Third, the dynamic range required value of the receiving circuit system can be reduced. Fourth, the influence of noise on inspection can be reduced. In an effect that it is possible to reverberation echo to reduce the effect on the test.

また、送信信号の位相を符号化した場合は、送信エネル
ギーの利用効率を向上でき、より大きいS/N比で検査す
ることができるという効果を奏する。
Further, when the phase of the transmission signal is encoded, there is an effect that the utilization efficiency of the transmission energy can be improved and the inspection can be performed with a larger S / N ratio.

さらに、超音波探触子及び試験体がもっている周波数応
答特性を有する参照信号発生器に送信信号を通した場合
は、より大きいS/N比で検査することができるという効
果を奏する。
Furthermore, when the transmission signal is passed through the reference signal generator having the frequency response characteristics of the ultrasonic probe and the test body, it is possible to inspect with a larger S / N ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の第1実施例を示すブロック図、 第2図(a)、(b)、(c)及び(d)はこの発明の
第1実施例の送信信号を示す波形図、 第3図はこの発明の第1実施例の4つの送信信号を示す
波形図、 第4図はこの発明の第1実施例の4つのエコーを示す波
形図、 第5図(a)、(b)、(c)及び(d)はこの発明の
第1実施例の第1、第2、第3及び第4の系列の自己相
関関数の計算結果を示す波形図、 第6図はこの発明の第1実施例の4つの自己相関関数の
加算結果を示す波形図、 第7図はこの発明の第1実施例の超音波探触子のインパ
ルス応答を示す波形図、 第8図(a)、(b)、(c)及び(d)はこの発明の
第1実施例の第1、第2、第3及び第4の圧縮パルスの
計算結果を示す波形図、 第9図はこの発明の第1実施例の合成圧縮パルスの計算
結果を示す波形図、 第10図はクロック周波数とS/N比との関係を示す特性
図、 第11図はこの発明の第1実施例の残響エコーを示す波形
図、 第12図は従来装置の残響エコーを示す波形図、 第13図(a)及び(b)は4つ及び6つの系列からなる
複数補系列を示す説明図、 第14図はこの発明の第2実施例を示すブロック図、 第15図(a)、(b)、(c)及び(d)はこの発明の
第2実施例の送信信号を示す波形図、 第16図はこの発明の第3実施例を示すブロック図、 第17図はこの発明の第4実施例を示すブロック図、 第18図はこの発明の第5実施例を示すブロック図、 第19図は従来の超音波非破壊検査装置を示すブロック
図、 第20図は従来の超音波非破壊検査装置の送信信号を示す
波形図、 第21図は従来の超音波非破壊検査装置の圧縮パルスを示
す波形図、 第22図は従来の超音波非破壊検査装置の有限長系列の自
己相関関数を示す波形図、 第23図(a)及び(b)は従来の超音波非破壊検査装置
の相補系列の自己相関関数を示す波形図、 第24図は従来の超音波非破壊検査装置の相補系列の自己
相関関数の加算結果を示す波形図、 第25図(a)及び(b)は従来の超音波非破壊検査装置
の圧縮パルスを示す波形図、 第26図は従来の超音波非破壊検査装置の合成圧縮パルス
を示す波形図である。 図において、 (1A)……振幅符号化送信信号発生器、 (1B)……位相符号化送信信号発生器、 (6)……超音波探触子、 (6A)……送信用の超音波探触子、 (6B)……受信用の超音波探触子、 (7A)……相関器、 (8)……表示器、 (10)……加算器、 (11)……参照信号発生器である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a), (b), (c) and (d) are waveform diagrams showing a transmission signal of the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a waveform diagram showing four transmission signals according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a waveform diagram showing four echoes according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. ), (C) and (d) are waveform charts showing calculation results of the autocorrelation functions of the first, second, third and fourth series of the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a waveform diagram showing the result of addition of the four autocorrelation functions of the first embodiment, FIG. 7 is a waveform diagram showing the impulse response of the ultrasonic probe of the first embodiment of the present invention, FIG. 8 (a), (B), (c) and (d) are waveform charts showing the calculation results of the first, second, third and fourth compressed pulses of the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is the waveform chart of the present invention. FIG. 10 is a waveform diagram showing the calculation result of the synthetic compressed pulse of the embodiment, FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the clock frequency and the S / N ratio, and FIG. 11 is a waveform showing the reverberation echo of the first embodiment of the present invention. FIG. 12, FIG. 12 is a waveform diagram showing a reverberation echo of a conventional apparatus, FIGS. 13 (a) and 13 (b) are explanatory diagrams showing a plurality of complementary sequences consisting of four and six sequences, and FIG. 15 is a block diagram showing a second embodiment, FIGS. 15 (a), (b), (c) and (d) are waveform diagrams showing a transmission signal of the second embodiment of the invention, and FIG. 16 is a diagram showing the invention. FIG. 17 is a block diagram showing a third embodiment, FIG. 17 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, FIG. 18 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 20 is a block diagram showing a destructive inspection device, FIG. 20 is a waveform diagram showing a transmission signal of a conventional ultrasonic nondestructive inspection device, and FIG. 21 is a conventional ultrasonic nondestructive inspection device. A waveform diagram showing a compressed pulse of a destructive inspection device, Fig. 22 is a waveform diagram showing an autocorrelation function of a finite length sequence of a conventional ultrasonic non-destructive inspection device, and Figs. 23 (a) and (b) are conventional Waveform diagram showing the autocorrelation function of the complementary sequence of the ultrasonic non-destructive inspection device, FIG. 24 is a waveform diagram showing the addition result of the autocorrelation function of the complementary sequence of the conventional ultrasonic non-destructive inspection device, FIG. 25 (a) And (b) are waveform charts showing a compressed pulse of the conventional ultrasonic nondestructive inspection apparatus, and FIG. 26 is a waveform chart showing a synthetic compressed pulse of the conventional ultrasonic nondestructive inspection apparatus. In the figure, (1A) ... amplitude encoded transmission signal generator, (1B) ... phase encoded transmission signal generator, (6) ... ultrasonic probe, (6A) ... transmission ultrasonic waves. Probe, (6B) …… Reception ultrasonic probe, (7A) …… Correlator, (8) …… Display, (10) …… Adder, (11) …… Reference signal generation It is a vessel. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数補系列に基づいて複数個の送信信号を
発生する送信信号発生手段、 前記複数個の送信信号により励振されて波動を対象物に
送信する送信手段、 前記複数個の送信信号にそれぞれ対応する複数個のエコ
ーを受信する受信手段、 前記複数補系列により規定される複数個の参照信号を用
いてそれぞれ前記複数個のエコーを相関処理する相関手
段、 及び 複数個の相関処理の結果を加算する加算手段 を備えたことを特徴とする測定装置。
1. A transmission signal generation means for generating a plurality of transmission signals based on a plurality of complementary sequences, a transmission means for exciting a wave by the plurality of transmission signals to transmit a wave to an object, and the plurality of transmission signals. Receiving means for receiving a plurality of echoes respectively corresponding to, a correlating means for correlating the plurality of echoes with a plurality of reference signals defined by the plurality of complementary sequences, and a plurality of correlation processings. A measuring device comprising an adding means for adding the results.
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