JPH05164631A

JPH05164631A - 応力測定方法及びその装置

Info

Publication number: JPH05164631A
Application number: JP3352321A
Authority: JP
Inventors: Naomi Sawada; 直見沢田; Katsuhisa Muramatsu; 克久村松
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波を用いてワイヤ等の引張応力を手軽に且
正確に測定する。【構成】送信側トランスデューサ１を構成する圧電素子
１Ｂから臨界角以上の所定の入射角でワイヤ４の側面に
樹脂部１Ａを介して縦波超音波を出力し、樹脂部１Ａと
ワイヤ４との境界面で超音波の伝播モードを変換せしめ
て表面波を発生させ、この表面波がワイヤ４の側面に沿
って軸方向に伝播後に当該表面波の伝播方向先にトラン
スデューサ１と所定距離を隔てて配置された受信側トラ
ンスデューサ２の位置で超音波の伝播モードを再変換
し、この縦波超音波を圧電素子２Ｂで受信し、圧電素子
１Ｂが縦波超音波を出力してから圧電素子２Ｂが受信す
るまでの超音波伝播時間を計測し、この計測された超音
波伝播時間から誤差となる電気回路内を超音波が伝播す
る時間と樹脂部内を超音波が伝播する時間との合計を差
し引いて表面波の伝播時間を求め、このようにしてワイ
ヤ４に応力が作用しない場合と作用する場合の各場合に
ついて表面波の伝播時間を求め、当該両伝播時間の差に
基づいてワイヤ４の軸方向応力を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、応力測定方法及びその
装置に係り、とくに、金属，樹脂その他の超音波の伝搬
する材料で作られた細い棒あるいはワイヤに作用する引
張応力等の計測用として好適な応力測定方法及びその装
置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、ワイヤ等に作用する引張応力の計測
は、人間の勘にたよっている場合が多く、ワイヤ等に作
用する応力を精密に測定することはあまりなされていな
いが、実際にこの応力を計測する方法としては、ワイヤ
にひずみゲージ等を張り付け、歪ゲージの出力によりワ
イヤに作用する引張応力の計測を行なう方法があった。

【０００３】この他、ボルト等に作用する軸方向応力の
測定には、図４に示すような超音波応力測定装置が用い
られている。この図に示す超音波応力測定装置は、時間
計測スタート信号を受け超音波トランスデューサ駆動用
パルスを出力するパルサ回路５１と、このパルサ回路５
１から出力されたパルスを電気音響変換し縦波超音波と
して出力するとともにこの超音波が測定対称物であるボ
ルト６０内を図中矢印Ｅで示すように伝播後に受信して
電気信号に再変換する送受信用の超音波トランスデュー
サ（超音波センサ）５２と、この超音波トランスデュー
サ５２からの受信信号を十分な振幅に増幅する広帯域増
幅器５３と、この広帯域増幅器５３で増幅された受信信
号を方形波パルスに波形整形するコンパレータ５４と、
このコンパレータ５４から方形波パルスを入力するとと
もに時間計測スタート信号出力から当該方形波パルス入
力までの時間を計測する時間計測部５５と、時間計測部
５５からの出力信号を受け所定の演算を行なってボルト
６０に作用する応力を算出するコンピュータ５６と、こ
のコンピュータ５６に検出温度に応じた信号をＡ／Ｄ変
換器５７を介して送出する温度センサ５９とを備えてい
る。コンピュータ５６には、計測結果表示用の表示部５
８が併設されている。

【０００４】次に、この図４に示す応力測定装置による
ボルト軸力測定時の動作を説明する。計測開始に先立
ち、温度センサ５８を測定対称物であるボルト６０の一
部に接触させる。この状態で、ボルト軸力の計測を開始
すると、時刻ｔ₁ で時間計測部５５から時間計測スター
ト信号がパルサ回路５１に出力され、パルサ回路５１で
は、この時間計測スタート信号の入力により超音波トラ
ンスデューサ駆動用パルスを発生する。この駆動用パル
スが超音波トランスデューサ５２に送られ、当該超音波
トランスデューサ５２では、パルサ回路５１から出力さ
れたパルスを電気音響変換し縦波超音波として出力す
る。この縦波超音波が図中符号Ｅで示すように伝播し再
び超音波トランスデューサ５２に入力し、電気信号に再
変換される。次いで、この受信信号が、広帯域増幅器５
３で十分な振幅に増幅された後、コンパレータ５４にて
所定の基準電圧と比較され方形波パルスに波形整形され
て後、時刻ｔ₂ に時間計測部５５に入力する。時間計測
部５５では、ｔ₁ からｔ₂ までの時間Δｔ＝ｔ₂−ｔ₁
を測定し、その結果をコンピュータ５６に送る。

【０００５】ところで、上記Δｔの中には、電気信号が
電気回路中を伝播するのに要する時間ｔ_e が誤差として
含まれているので、これを差し引いて正味の超音波の伝
播時間Δｔ_u を求める必要がある。

【０００６】 Δｔ_u ＝Δｔ−ｔ_e ＝ｔ₂ −ｔ₁ −ｔ_e ………………

【０００７】また、超音波を用いて応力の測定を行なう
場合、超音波の伝播時間は音弾性効果と測定対称物の応
力方向の縦歪との双方の影響により変化し、この変化量
が応力に比例することが知られている。このため、応力
が作用しない場合の超音波の伝播時間Δｔ_ubと応力が作
用した状態の超音波の伝播時間Δｔ_uaとの差Δｔ_udを求
めれば、このΔｔ_udは応力に比例する。このため、Δｔ
_udに予め実験等によって求められた比例係数ｋを掛ける
ことによって、応力ｕが求められることになる。

【０００８】ｕ＝ｋ・Δｔ_ud＝ｋ（Δｔ_ua−Δｔ_ub） ………………

【０００９】上記式中の比例係数ｋは、温度による影
響を受けるので、予め実験によって求めた温度係数αを
用いると、次式のようにあらわせる。

【００１０】ｋ＝ｋ₂₅｛１＋α（Ｔ−２５）｝ ………………

【００１１】ここで、Ｔは測定対象物の温度〔℃〕，ｋ
₂₅は２５℃における比例係数である。

【００１２】以上より最終的に応力ｕは、次式により計
算される。

【００１３】ｕ＝ｋ（Δｔ_ua−Δｔ_ub ）＝ｋ₂₅｛１＋α（Ｔ−２５）｝（Δｔ_ua−Δｔ_ub ）……………………

【００１４】従って、コンピュータ５６では、予めボル
ト６０に応力が作用しない状態で式によりΔｔ_ubを求
めてこれをメモリ内に記憶し、応力測定時にΔｔ＝ｔ₂
−ｔ₁ が時間計測部５５から送られて来た時に式によ
りΔｔ_uaを求めて、式により最終的に、ボルト６０に
作用する軸力を算出し、この結果を表示部５８に送出す
る。

【００１５】なお、受信専用の超音波トランスデューサ
を別個に設ける場合には、図４のＡ点に切替スイッチを
設けるとともに、その切替スイッチに受信専用の超音波
トランスデューサを接続し、切替スイッチにより超音波
トランスデューサ５２を広帯域増幅器５３から切り離
し、新たに設けた受信専用の超音波トランスデューサの
出力を広帯域増幅器５３に接続すれことにより、同様に
して測定を行なうことができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した歪ゲージ方式
にあっては、歪ゲージを接着剤を用いてワイヤ等の測定
対象物に接着しなければならず、面倒で手間が掛かると
いう不都合があった。また、上述した超音波方式にあっ
ては、測定対象物がボルト等の場合には、超音波トラン
スデューサをカプラント剤（水，油，グリセリン等）を
介して測定対象物に接触させるだけで良く、手軽に応力
の測定ができるが、ワイヤ等の引張応力を測定しようと
する場合には、応力が加わっているワイヤの端面に超音
波トランスデューサを取り付けることが事実上不可能で
あり、このため超音波トランスデューサを用いてワイヤ
等の引張応力を測定することはできないという問題点が
あった。

【００１７】

【発明の目的】本発明は、かかる従来技術の有する問題
点に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波を用い
てワイヤ等の引張応力を手軽に且正確に測定し得る応力
測定方法及びその装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る応力測定方法では、送信側超音波トラ
ンスデューサを構成する圧電素子から臨界角以上の所定
の入射角で測定対象物の側面に樹脂部を介して縦波超音
波を出力し、樹脂部と測定対象物との境界面で超音波の
伝播モードを変換せしめて表面波を発生させ、この表面
波が測定対象物の側面の表面に沿って軸方向に伝播後に
当該表面波の伝播方向先に送信側超音波トランスデュー
サと所定距離を隔てて配置された受信側超音波トランス
デューサを構成する樹脂部と測定対象物の境界面で超音
波の伝播モードを再変換して縦波超音波とし、この縦波
超音波を樹脂部を介して圧電素子で受信し、送信側の圧
電素子が縦波超音波を出力してから受信側の圧電素子が
縦波超音波を受信するまでの超音波伝播時間を計測し、
この計測された超音波伝播時間から既知の電気回路内を
超音波が伝播する時間と既知の基準温度における超音波
の伝播時間及びその温度特性に基づき温度補正された前
記樹脂部内を縦波超音波が伝播する時間との合計時間を
差し引いて表面波の伝播時間を求め、このような手順を
繰り返して測定対称物に応力が作用しない場合と応力が
作用する場合の各場合について表面波の伝播時間を求
め、当該両伝播時間の差に予め実験等で求めた温度計数
により温度補正された所定の比例係数を乗じて測定対称
物の応力を算出する。

【００１９】また、本発明の応力測定装置は、時間計測
スタート信号を受け超音波トランスデューサ駆動用パル
スを出力するパルス発生手段と、このパルス発生手段か
らのパルスを電気音響変換し超音波として出力する送信
側超音波トランスデューサと、この送信側超音波トラン
スデューサに対応して設けられ超音波を受信してパルス
信号に変換する受信側超音波トランスデューサと、この
パルス信号を入力するとともに前記時間計測スタート信
号出力から当該パルス信号入力までの時間を計測する時
間計測部と、時間計測部からの出力信号を受け所定の演
算を行なって測定対象物に作用する応力を算出する演算
手段と、この演算手段に検出温度に応じた信号を送出す
る温度センサとを備えている。そして、両超音波トラン
スデューサが、樹脂部と、この樹脂部に一定の取り付け
角度をもって取り付けられ，その法線が当該樹脂部の底
面に直交する軸に対して成す角が該樹脂部と測定対象物
との境界面に表面波が生じる場合の超音波の入射角と一
致する圧電素子とをそれぞれ含んで構成されている。ま
た、両超音波トランスデューサのいずれか一方には、温
度センサが設けられている。更に、該両超音波トランス
デューサが、それぞれの樹脂部の底面が同一平面上に位
置するように一定距離を隔てて且それぞれの圧電素子の
法線が一点で交差するようにして配置されるとともに、
フレームにより一体化されている。このような構成によ
って、前述した目的を達成しようとするものである。

【００２０】

【作用】本発明に係る応力測定方法では、送信側と受信
側の超音波トランスデューサを一定距離を隔てて、ワイ
ヤ等の測定対象物の側面に相互に対向して配置し、温度
センサを測定対象物の表面に接触させるだけで、超音波
の伝播時間からコンピュータにより、正味の表面波の伝
播時間を求め、この表面波の伝播時間を用いて測定対象
物に作用する応力を算出し、この際に、温度センサの検
出温度に基づき温度補正を行ない正確な応力を算出する
ことができる。

【００２１】また、本発明の応力測定装置では、フレー
ムにより一体化された送信側と受信側の超音波トランス
デューサをそれぞれの樹脂部の底面が測定対象物の側面
に当接するように配置し、計測を開始すると、時刻ｔ₁
で時間計測部から時間計測スタート信号がパルサ回路に
出力され、パルサ回路では、この時間計測スタート信号
の入力により超音波トランスデューサ駆動用パルスを発
生する。この超音波トランスデューサ駆動用パルスが送
信側超音波トランスデューサに送られ、当該送信側超音
波トランスデューサでは、このパルサ回路から出力され
たパルスを圧電素子で電気音響変換し縦波超音波として
出力する。そして、この出力された縦波超音波が樹脂部
を介して測定対象物に向かって伝播し、樹脂部と測定対
象物の境界面で伝播モードが変換されて、表面波が発生
する。この表面波が、測定対象物の表面に沿って伝播後
受信側トランスデューサを構成する樹脂部と測定対象物
との境界面で再び伝播モードが変換され縦波超音波とな
り、この縦波超音波が樹脂部を介して圧電素子により受
信され電気信号に変換される。この電気信号が、時刻ｔ
₂ に時間計測部に入力する。時間計測部では、ｔ₁から
ｔ₂ までの時間Δｔを測定し、その結果を演算手段に送
る。演算手段では、この時間Δｔに基づき所定の演算を
行なって、測定対象物に作用する応力を算出する。この
応力を算出する際に、演算手段では、温度センサの検出
温度に基づき所定の温度補正を行ない正確な応力を算出
する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図１ないし図
３に基づいて説明する。ここで、前述した図４の従来例
と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を
付すと共に、その説明を簡略にしあるいは省略するもの
とする。

【００２３】図１には、本発明の一実施例の構成が示さ
れている。この図１の実施例は、前述した図４の従来に
おける送受信用の超音波トランスデューサ（以下、ここ
での説明では「トランスデューサ」と略述する。）５２
に代えて送信側トランスデューサ１と受信側トランスデ
ューサ２が設けられている点に特徴を有する。これらの
送信側トランスデューサ１と受信側トランスデューサ２
は、実際には、図２に示すように、樹脂部１Ａ，２Ａと
この樹脂部１Ａ，２Ａにその法線が当該樹脂部１Ａ，２
Ａの底面に直交する軸に対して一定角度θ（これについ
ては、後述する。）を成すように取り付けられた圧電素
子１Ｂ，２Ｂとをそれぞれ含んで構成されている。ま
た、送信側の樹脂部１Ａの図２における底面の左端部
（この部分は、圧電素子１Ｂで発生する超音波が伝播し
ない部分である。）には、温度センサ５９が一体的に固
定されている。そして、両トランスデューサ１，２は、
それぞれの樹脂部１Ａ，２Ａの底面が同一平面上に位置
するように一定距離を隔てて配置され、且それぞれの圧
電素子１Ｂ，２Ｂの法線が一点Ｏで交差するように対向
して配置され、更に図２に示すフレーム３により一体化
され、特殊な超音波送受波器１０が構成されている。フ
レーム３の中央部には、長孔状の切り欠き３Ａが形成さ
れており、この切り欠き３Ａに指をかけて超音波送受波
器１０の全体を容易に持ち運びできるようになってい
る。図２において、符号４は測定対称物としてのワイヤ
を示し、また符号１Ｃ，２Ｃは、樹脂部１Ａ，２Ａとワ
イヤ４との境界面で反射した余計な縦波超音波を吸収す
るための吸音材を示す。図１において、その他の部分の
構成は、図４の従来例とほぼ同様になっている。

【００２４】図２において、送信側の圧電素子１Ｂから
縦波超音波が出力されると（図２中符号Ｂ参照）、この
縦波超音波は、樹脂部１Ａ中を伝播し、ワイヤ４との境
界面において反射，屈折，超音波の伝播モードの変換が
行なわれる。

【００２５】ここで、一般的な物質Ｘと物質Ｙの境界面
における超音波の動作特性を図３に基づいて説明するこ
とにする。超音波がある入射角θ_i をもって物質Ｘと物
質Ｙの境界面に入射した場合、その一部は境界面で反射
角θ_r で反射し、残りは屈折角θ_t をもって物質Ｙに伝
播する。この時、入射角θ_i に対する反射角θ_r 及び屈
折角θ_t は、スネルの法則により、それぞれの超音波の
音速Ｃ_i ，Ｃ_r 及びＣ_t との間に次式のような関係を満
足する。

【００２６】ｓｉｎθ_i ／Ｃ_i ＝ｓｉｎθ_r ／Ｃ_r ＝ｓｉｎθ_t ／Ｃ_t ……………

【００２７】ここで、物質Ｙの音速Ｃ_t が物質Ｘの音速
Ｃ_i よりも大きい場合、次式の関係を満足する入射角θ
_i が必ず存在する。

【００２８】ｓｉｎθ_i ＝Ｃ_i ／Ｃ_t ・ｓｉｎθ_t ＝Ｃ_i ／Ｃ_t ……………

【００２９】即ち、ｓｉｎθ_t ＝１〔θt ＝９０度（ｄ
ｅｇ）〕となるθ_i が存在し、θ_iがこれ以上では物質
Ｙへの透過波の発生がなくなり、このθ_i を臨界角とい
う。ここで、物質Ｘとして樹脂材料であるポリスチロー
ルを使用し、物質Ｙとして金属材料であるアルミニウム
あるいは鋼を使用すると、それぞれ音速は２３４０ｍ／
ｓ，６３００ｍ／ｓ，５９００ｍ／ｓであるから、各材
料の臨界角は、それぞれ、θ_CAl ＝２１．８０ｄｅｇ，
θ_CFe ＝２３．３７ｄｅｇとなる。これ以上の入射角で
は、物質Ｙには縦波は発生せず、横波のみが発生する。

【００３０】次に、θ_i を更に大きくし、発生する横波
（表面波）の屈折角が９０ｄｅｇになるようにすること
によって表面波（図２中符号Ｃ参照）が得られる。ここ
で、軟鋼，アルミニウムの表面波の音速は、それぞれ２
９８０ｍ／ｓ，２９７５ｍ／ｓであるから、物質Ｘが樹
脂材料であるポリスチロールであれば、入射角θ_i ＝ｓ
ｉｎ^-1（２３４０／２９８０）≒ｓｉｎ^-1（２３４０／
２９７５）≒５１ｄｅｇの時、表面波が発生することに
なる。従って、本実施例においても、ワイヤ４が鋼製
で、樹脂部１Ａ，２Ａがポリスチロールで形成されてい
るものとすれば、上述した圧電素子１Ｂ，２Ｂの取り付
け角度（圧電素子１Ｂ，２Ｂの法線が樹脂部１Ａ，２Ａ
の底面に直交する軸に対して成す一定角度）θは５１ｄ
ｅｇに予め設定される。（他の材質のものを使用する場
合には、それぞれの材質における音速に応じて圧電素子
の取り付け角度を定めれば良い。）

【００３１】次に、上述のようにして構成された本実施
例の装置を用いて、ワイヤ４の軸方向の引張応力を測定
する場合の動作について説明する。

【００３２】まず、操作者（測定者）は、測定に先立
ち、超音波送受波器１０のフレーム３部分を前述したよ
うにして持ちワイヤ４の表面に当接させる（図２参
照）。そして、測定を開始し、時刻ｔ₁ で時間計測部５
５から時間計測スタート信号がパルス発生手段としての
パルサ回路５１に出力されると、前述した従来例の項で
説明したのと同様にして、送信側トランスデューサ１の
圧電素子１Ｂでは、縦波超音波（図２中符号Ｂ参照）を
出力する。そして、この出力された縦波超音波は樹脂部
１Ａを伝播後、ワイヤ４との境界面で、その一部は反射
されて吸音材１Ｃに吸収され、残りは伝播モードが変換
されて横波である表面波（図２中符号Ｃ参照）となる。
そして、この表面波がワイヤ４の表面に沿って図２中矢
印Ｆ方向に伝播後、受信側の樹脂部２Ａとワイヤ４との
境界面で伝播モードが再変換されて縦波超音波（図２中
符号Ｄ参照）として受信側トランスデューサ２の樹脂部
２Ａを介して圧電素子２Ｂにより受信され、パルス信号
に変換される。このパルス信号がコンパレータ５４によ
り方形波に波形整形されて時刻ｔ₂ に時間計測部５５に
入力する。時間計測部５５では、ｔ₁ からｔ₂ までの時
間Δｔを測定し、その結果を演算手段としてのコンピュ
ータ５６に送る。コンピュータ５６では、この時間Δｔ
に基づき次式の演算を行なって正味の表面波の伝播時間
を算出する。

【００３３】 Δｔ_u ＝Δｔ−ｔ_e −ｔ_p ＝ｔ₂ −ｔ₁ −ｔ_e −ｔ_p ………………

【００３４】ここで、ｔ_p は、温度補正された樹脂中の
縦波超音波の伝播時間であり、コンピュータ５６では、
実験等で予め求められた基準温度における樹脂中の縦波
超音波の伝播時間及びその温度特性をマップとしてメモ
リに記憶しており、これに基づいて温度センサ５９の検
出温度に応じてｔ_p の値を算出する。なお、マップの変
わりに温度特性を示す近似式を用いてｔ_p の値を算出す
るようにしてもよい。

【００３５】そして、コンピュータ５６では、従来例と
同様に、ワイヤ４に応力が作用しない場合の表面波の伝
播時間Δｔ_ubと応力が作用した状態の表面波の伝播時間
Δｔ_uaとを式により算出し、予め実験等で求められ，
メモリに記憶された前述した式中の比例係数ｋ，これ
に対応する式中の２５℃における比例係数ｋ₂₅，温度
係数αを、用いて前述した式によりワイヤ４に作用す
る引張応力ｕを算出し、その結果を表示部５８に出力す
る。

【００３６】本実施例の場合も、コンピュータ５６で
は、予めワイヤ４に応力が作用しない状態で式により
Δｔ_ubを求めてこれをメモリ内に記憶し、応力測定時に
Δｔ＝ｔ₂ −ｔ₁ が時間計測部５５から送られて来た時
に式によりΔｔ_uaを求めて、式により最終的に、ワ
イヤ４に作用する軸方向の引張応力ｕを算出すること
は、従来例の場合と同様である。

【００３７】以上説明したように、本実施例によると、
送信側トランスデューサ１及び受信側トランスデューサ
２及び温度センサ５９が一体化された図２に示す超音波
送受波器１０を手で持ってワイヤ４の側面に当接せしめ
るだけで、表面波の伝播時間によりワイヤ４に作用する
引張応力の測定を簡単に行なうことができ、表面波の伝
播速度は縦波に比べ半分あるいはそれ以下であるため、
伝播時間が多くかかり、時間計測分解能が同一とすれ
ば、応力計測の分解能は、縦波超音波を用いるボルト軸
力の計測等の場合に比較して向上する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
応力測定に表面波を使用するので、超音波トランスデュ
ーサをワイヤ等の測定対象物の側面に当接させることに
より、これらに作用する応力を超音波を用いて容易に測
定することが可能となり、表面波の伝播速度は縦波超音
波に比し半分あるいはそれ以下であるので、時間計測分
解能が同一であれば応力計測の分解能を向上せしめるこ
とができる。従って、超音波を用いてワイヤ等の引張応
力を手軽に且正確に測定することができるという従来に
ない優れた応力測定方法及びその装置を提供することが
できる。

【００３９】なお、本発明の応力測定方法及びその装置
は、従来超音波による応力計測が困難であった金属・樹
脂その他の超音波の伝播する材料で作られた細い棒の張
力の測定，具体的には、オートバイ，自転車等のスポー
クの張力，架空電線，架空ワイヤ等の張力測定，ラケッ
トガットのテンション測定，クレーン等に使用されるワ
イヤの張力測定等非常に広範な範囲に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の送信側トランスデューサと受信側トラン
スデューサとを含む超音波送受波器の構成を説明するた
めの図である。

【図３】物質ＸとＹの境界面における超音波の動作特性
を説明するための図である。

【図４】ボルト軸力等の計測に用いられる従来の応力測
定装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１送信側超音波トランスデューサ１Ａ送信側の樹脂部１Ｂ送信側の圧電素子２受信側超音波トランスデューサ２Ａ受信側の樹脂部２Ｂ受信側の圧電素子３フレーム５１パルス発生手段としてのパルサ回路５５時間計測部５６演算手段としてのコンピュータ５９温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側超音波トランスデューサを構成す
る圧電素子から臨界角以上の所定の入射角で測定対象物
の側面に樹脂部を介して縦波超音波を出力し、前記樹脂
部と測定対象物との境界面で超音波の伝播モードを変換
せしめて表面波を発生させ、この表面波が前記測定対象
物の側面の表面に沿って軸方向に伝播後に当該表面波の
伝播方向先に前記送信側超音波トランスデューサと所定
距離を隔てて配置された受信側超音波トランスデューサ
を構成する樹脂部と測定対象物との境界面で超音波の伝
播モードを再変換して縦波超音波とし、この縦波超音波
を樹脂部を介して圧電素子で受信し、前記送信側の圧電
素子が縦波超音波を出力してから受信側の圧電素子が縦
波超音波を受信するまでの超音波伝播時間を計測し、こ
の計測された超音波伝播時間から既知の電気回路内を超
音波が伝播する時間と既知の基準温度における超音波の
伝播時間及びその温度特性に基づき温度補正された前記
樹脂部内を縦波超音波が伝播する時間との合計時間を差
し引いて前記表面波の伝播時間を求め、このような手順
を繰り返して前記測定対称物に応力が作用しない場合と
応力が作用する場合の各場合について前記表面波の伝播
時間を求め、当該両伝播時間の差に予め実験等で求めた
温度計数により温度補正された所定の比例係数を乗じて
前記測定対称物の軸方向応力を算出することを特徴とし
た応力測定方法。
【請求項２】時間計測スタート信号を受け超音波トラ
ンスデューサ駆動用パルスを出力するパルス発生手段
と、このパルス発生手段からのパルスを電気音響変換し
超音波として出力する送信側超音波トランスデューサ
と、この送信側超音波トランスデューサに対応して設け
られ超音波を受信してパルス信号に変換する受信側超音
波トランスデューサと、このパルス信号を入力するとと
もに前記時間計測スタート信号出力から当該パルス信号
入力までの時間を計測する時間計測部と、時間計測部か
らの出力信号を受け所定の演算を行なって測定対象物に
作用する応力を算出する演算手段と、この演算手段に検
出温度に応じた信号を送出する温度センサとを備えた応
力測定装置において、前記両超音波トランスデューサ
が、樹脂部と、この樹脂部に一定の取り付け角度をもっ
て取り付けられ，その法線が当該樹脂部の底面に直交す
る軸に対して成す角が該樹脂部と測定対象物との境界面
に表面波が生じる場合の超音波の入射角と一致する圧電
素子とをそれぞれ含んで構成され、前記両超音波トラン
スデューサのいずれか一方に前記温度センサが設けら
れ、該両超音波トランスデューサが、それぞれの樹脂部
の底面が同一平面上に位置するように一定距離を隔てて
且それぞれの圧電素子の法線が一点で交差するようにし
て配置されるとともに，フレームにより一体化されてい
ることを特徴とした応力測定装置。