JPH068729B2 - コンクリート板等の厚さ測定方法 - Google Patents
コンクリート板等の厚さ測定方法Info
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- JPH068729B2 JPH068729B2 JP25058387A JP25058387A JPH068729B2 JP H068729 B2 JPH068729 B2 JP H068729B2 JP 25058387 A JP25058387 A JP 25058387A JP 25058387 A JP25058387 A JP 25058387A JP H068729 B2 JPH068729 B2 JP H068729B2
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Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超音波を利用してコンクリート板等の厚さ寸
法を測定する方法に関する。
法を測定する方法に関する。
ここでいうコンクリート板等とは、板状の非金属材料で
あって、例えばコンクリート，アスファルトのような粒
度・材質の異なるものを混合固化したもの、タイル，碍
子等の磁器類、煉瓦のように微粉末を焼結固化したも
の、石灰石，大理石等の岩石等をいう。また測定対象と
する厚さ寸法は約20mm以上である。
あって、例えばコンクリート，アスファルトのような粒
度・材質の異なるものを混合固化したもの、タイル，碍
子等の磁器類、煉瓦のように微粉末を焼結固化したも
の、石灰石，大理石等の岩石等をいう。また測定対象と
する厚さ寸法は約20mm以上である。
［従来の技術］ 固体の厚さ寸法の測定は、板内での超音波の共振を利用
する方法や、超音波パルスの板中における往復時間から
求める方法などが従来から多く使用されている。しかし
これらの測定方法は主として鋼材等の金属材料を測定の
対象とするもので、これらの方法をコンクリート等の減
衰度の大きい非金属材料に適用した場合は、使用する周
波数を20ｋHz〜300ｋHzの低周波数にせざるを得ないか
ら、送信振動子より発生する超音波はパルスが鋼材等の
減衰度の低い材質を対象とする数ＭHzの周波数の場合に
比べて非常に長くなり、反射してきた反射波が送信パル
スの中に埋没して送信パルスと受信波との識別ができな
くなり厚さ測定をすることができない。また前記従来の
方法は垂直探触子を使用する一探触子法であるが、これ
を例えばコンクリート板の同一平面上に送受の探触子を
並設し二探触子法で測定することも考えられるが、この
場合においても使用する探触子の周波数が前記の如く低
いため無指向性となり、一般に送信用の探触子からコン
クリート板内へ入射されたほとんどの超音波が底面へ達
することなく受信用の探触子へコンクリート板内を放物
線的な径路で伝搬するといわれており、そのため底面か
らの反射波が実質的に得られず厚さ測定をすることがで
きない。なおこの場合に指向性利得を上げるために振動
子を大きくすることも考えられるが、振動子を電気振動
させるための寸法にはおのずから限界があり、前記現象
を避けることはできない。このように従来は、コンクリ
ート板等の厚さを超音波を利用して測定する方法は無
く、スケール等の測定具による方法に依存しているのが
実状であった。
する方法や、超音波パルスの板中における往復時間から
求める方法などが従来から多く使用されている。しかし
これらの測定方法は主として鋼材等の金属材料を測定の
対象とするもので、これらの方法をコンクリート等の減
衰度の大きい非金属材料に適用した場合は、使用する周
波数を20ｋHz〜300ｋHzの低周波数にせざるを得ないか
ら、送信振動子より発生する超音波はパルスが鋼材等の
減衰度の低い材質を対象とする数ＭHzの周波数の場合に
比べて非常に長くなり、反射してきた反射波が送信パル
スの中に埋没して送信パルスと受信波との識別ができな
くなり厚さ測定をすることができない。また前記従来の
方法は垂直探触子を使用する一探触子法であるが、これ
を例えばコンクリート板の同一平面上に送受の探触子を
並設し二探触子法で測定することも考えられるが、この
場合においても使用する探触子の周波数が前記の如く低
いため無指向性となり、一般に送信用の探触子からコン
クリート板内へ入射されたほとんどの超音波が底面へ達
することなく受信用の探触子へコンクリート板内を放物
線的な径路で伝搬するといわれており、そのため底面か
らの反射波が実質的に得られず厚さ測定をすることがで
きない。なおこの場合に指向性利得を上げるために振動
子を大きくすることも考えられるが、振動子を電気振動
させるための寸法にはおのずから限界があり、前記現象
を避けることはできない。このように従来は、コンクリ
ート板等の厚さを超音波を利用して測定する方法は無
く、スケール等の測定具による方法に依存しているのが
実状であった。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記の問題点に鑑み、超音波を利用してコンク
リート板等の厚さ寸法を容易にかつ精度よく測定するこ
とができる測定方法を提供することを目的とする。
リート板等の厚さ寸法を容易にかつ精度よく測定するこ
とができる測定方法を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明のコンクリート板等の厚
さ測定方法は、被検体の同一平面上に送信用および受信
用の探触子を当接し、送信用の探触子より被検体に低周
波数の超音波を入射し、被検体を伝搬した前記超音波を
探触子間距離を変化させながら受信用の探触子に受信さ
せ、受信した信号の伝搬時間が前記探触子間距離の変化
量と一定の比で連続的に変化せず不連続になる変移点の
位置の探触子間距離を評価指標としてコンクリート板等
の厚さを測定することを特徴とする。
さ測定方法は、被検体の同一平面上に送信用および受信
用の探触子を当接し、送信用の探触子より被検体に低周
波数の超音波を入射し、被検体を伝搬した前記超音波を
探触子間距離を変化させながら受信用の探触子に受信さ
せ、受信した信号の伝搬時間が前記探触子間距離の変化
量と一定の比で連続的に変化せず不連続になる変移点の
位置の探触子間距離を評価指標としてコンクリート板等
の厚さを測定することを特徴とする。
［作用］ 上記構成中に示す受信信号の伝搬時間と探触子間距離と
の関係は、探触子間距離が板厚より短い場合は、超音波
はコンクリート等の被検体内を放物線のような径路で両
探触子間を伝搬し、一方、探触子間距離が板厚より長い
ような場合は、被検体内に入射された超音波が底面に達
するまでは前記放物線のような径路をたどるが、底面に
達した後は底面の影響を受け放物線のような径路とは異
なる径路で伝搬して受信される関係を有する。そして超
音波が前記放物線的な径路で伝搬する間は、探触子間距
離の増加に伴い伝搬時間もほぼ一定の比率で連続的に増
加するが、探触子間距離が被検体の厚さの約２倍付近ま
で増加すると、前記底面の影響による伝搬径路の違いか
ら伝搬時間の増加が不連続になる変移点が出現する。こ
の変移点の出現以降は底面の影響を受けた伝搬径路に応
じて探触子間距離の増加に伴い伝搬時間も連続的に増加
する。
の関係は、探触子間距離が板厚より短い場合は、超音波
はコンクリート等の被検体内を放物線のような径路で両
探触子間を伝搬し、一方、探触子間距離が板厚より長い
ような場合は、被検体内に入射された超音波が底面に達
するまでは前記放物線のような径路をたどるが、底面に
達した後は底面の影響を受け放物線のような径路とは異
なる径路で伝搬して受信される関係を有する。そして超
音波が前記放物線的な径路で伝搬する間は、探触子間距
離の増加に伴い伝搬時間もほぼ一定の比率で連続的に増
加するが、探触子間距離が被検体の厚さの約２倍付近ま
で増加すると、前記底面の影響による伝搬径路の違いか
ら伝搬時間の増加が不連続になる変移点が出現する。こ
の変移点の出現以降は底面の影響を受けた伝搬径路に応
じて探触子間距離の増加に伴い伝搬時間も連続的に増加
する。
上記変移点は、被検体の底面の影響を受ける前後の伝搬
径路の違いによる伝搬距離と、モード変換で遅くなった
音速との差が伝搬時間の差となって出現するもので、本
発明はこの変移点の位置における探触子間距離を評価指
標としてコンクリート板等の厚さを測定するものであ
る。
径路の違いによる伝搬距離と、モード変換で遅くなった
音速との差が伝搬時間の差となって出現するもので、本
発明はこの変移点の位置における探触子間距離を評価指
標としてコンクリート板等の厚さを測定するものであ
る。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面により説明する。第１図は
コンクリートブロックの厚さ寸法（以下版厚という）ｄ
の測定方法を示す図である。図において１はコンクリー
トブロックの被検体で、縦（版厚ｄになる）×横×長さ
の寸法が200×200×800（単位mm）の鉄筋の入っていな
い直方体である。また、コンクリートブロックの呼び強
度は210kg/cm2で、コンクリートの配合は次表の通りで
ある。なお被検体１における横波(Ｓ)の平均音速は323
0.5m/secである。
コンクリートブロックの厚さ寸法（以下版厚という）ｄ
の測定方法を示す図である。図において１はコンクリー
トブロックの被検体で、縦（版厚ｄになる）×横×長さ
の寸法が200×200×800（単位mm）の鉄筋の入っていな
い直方体である。また、コンクリートブロックの呼び強
度は210kg/cm2で、コンクリートの配合は次表の通りで
ある。なお被検体１における横波(Ｓ)の平均音速は323
0.5m/secである。
２は送信用の探触子、３は受信用の探触子で、被検体１
の表面1a上に対向させて配置されており、図示しない低
周波探傷器に接続されている。使用した探触子２，３は
横波垂直探触子（型式0.1Ｚ40Ｎ−ＳＨ）で、周波数100
ｋ Ｈｚ，振動子材質はジルコンチタン酸鉛セラミック
（ＰＺＴ），振動子直径Ｄ＝40mmである。
の表面1a上に対向させて配置されており、図示しない低
周波探傷器に接続されている。使用した探触子２，３は
横波垂直探触子（型式0.1Ｚ40Ｎ−ＳＨ）で、周波数100
ｋ Ｈｚ，振動子材質はジルコンチタン酸鉛セラミック
（ＰＺＴ），振動子直径Ｄ＝40mmである。
伝搬時間の測定は、まず探触子２，３を接近させて短い
探触子間距離から始め、次第に探触子間距離Ｌを長く
し、測定ピッチを50mmピッチとしてＬ＝100mm〜700mmに
ついて行った。測定結果を第２図に示す。図の横軸は探
触子間距離（探触子の中心間の距離）Ｌ(mm)、縦軸は伝
搬時間ｔ(μｓ)を示す。図中〇印が測定値で、探触子間
距離Ｌの増加に伴い伝搬時間ｔも増加しているのが判
る。しかしこの関係は一定の比率で連続せず、特に探触
子間距離Ｌが400mmと450mmとの間で不連続になる変移点
が出現している。
探触子間距離から始め、次第に探触子間距離Ｌを長く
し、測定ピッチを50mmピッチとしてＬ＝100mm〜700mmに
ついて行った。測定結果を第２図に示す。図の横軸は探
触子間距離（探触子の中心間の距離）Ｌ(mm)、縦軸は伝
搬時間ｔ(μｓ)を示す。図中〇印が測定値で、探触子間
距離Ｌの増加に伴い伝搬時間ｔも増加しているのが判
る。しかしこの関係は一定の比率で連続せず、特に探触
子間距離Ｌが400mmと450mmとの間で不連続になる変移点
が出現している。
この変移点の出現の原因は、本実施例の場合探触子間距
離Ｌが400mmまでは探触子間距離Ｌと伝搬時間ｔとの両
者の関係がほぼ一定の比率で直線的に変化する関係にあ
ること、Ｌ＝400〜450mmは被検体１の版厚ｄの約２倍に
当たること、さらにＬ＝450mm以上では前記両者の関係
はＬ＝400mmまでとは異なる非直線的な関係で連続的に
変化することなどから、被検体１へ入射された超音波が
底面1bの影響を受け、Ｌ＝400mmからＬ＝450mmまでの間
で伝搬径路の違いによる伝搬距離の増加と、モード変換
による音速の低下とにより伝搬時間の差を生じ、この差
が原因となって変移点が出現したものと推定される。こ
の推定を明らかにすべく本願発明者は、第１図に示す如
く探触子間距離Ｌが版厚ｄより短い場合、例えば図中に
一点鎖線で示す(a)の位置または二点鎖線で示す(b)の位
置に探触子３があるような場合は、従来の超音波の伝搬
径路とされている放物線の径路を面探触子２，３の中央
を円の中心（例えば(a)の位置の場合は図のＡ）とし、
探触子の端面までの距離を半径とする円弧（半円）の径
路として横波(Ｓ)が伝搬するとし、探触子間距離Ｌが長
くなり前記円弧が底面1bに当る長さになった場合、例え
ば探触子３が(ｃ)の位置にあるような場合は、表面1a上
のL/2の点にある図のＣを中心とし探触子の端面までの
距離を半径とする円弧状で伝搬した横波(Ｓ)が、底面1b
に当って表面伝搬波(Ｒ)にモード変換され、その表面伝
搬波(Ｒ)が図中点線で示すように底面1bに沿って伝搬
し、その後再び横波(Ｓ)にモード変換されて探触子３に
受信されるとして、探触子間距離Ｌの増加に伴う伝搬時
間ｔを次式により計算した。すなわち、 ここでｌは第１図に示すように表面伝搬波(Ｒ)が底面1b
を伝搬する距離、θは同図に示すように表面伝搬波(Ｒ)
が横波(Ｓ)にモード変換されて探触子３に受信される場
合の垂線とのなす角度、ＶSは横波(Ｓ)の音速、ＶRは表
面伝搬波(Ｒ)の音速である。
離Ｌが400mmまでは探触子間距離Ｌと伝搬時間ｔとの両
者の関係がほぼ一定の比率で直線的に変化する関係にあ
ること、Ｌ＝400〜450mmは被検体１の版厚ｄの約２倍に
当たること、さらにＬ＝450mm以上では前記両者の関係
はＬ＝400mmまでとは異なる非直線的な関係で連続的に
変化することなどから、被検体１へ入射された超音波が
底面1bの影響を受け、Ｌ＝400mmからＬ＝450mmまでの間
で伝搬径路の違いによる伝搬距離の増加と、モード変換
による音速の低下とにより伝搬時間の差を生じ、この差
が原因となって変移点が出現したものと推定される。こ
の推定を明らかにすべく本願発明者は、第１図に示す如
く探触子間距離Ｌが版厚ｄより短い場合、例えば図中に
一点鎖線で示す(a)の位置または二点鎖線で示す(b)の位
置に探触子３があるような場合は、従来の超音波の伝搬
径路とされている放物線の径路を面探触子２，３の中央
を円の中心（例えば(a)の位置の場合は図のＡ）とし、
探触子の端面までの距離を半径とする円弧（半円）の径
路として横波(Ｓ)が伝搬するとし、探触子間距離Ｌが長
くなり前記円弧が底面1bに当る長さになった場合、例え
ば探触子３が(ｃ)の位置にあるような場合は、表面1a上
のL/2の点にある図のＣを中心とし探触子の端面までの
距離を半径とする円弧状で伝搬した横波(Ｓ)が、底面1b
に当って表面伝搬波(Ｒ)にモード変換され、その表面伝
搬波(Ｒ)が図中点線で示すように底面1bに沿って伝搬
し、その後再び横波(Ｓ)にモード変換されて探触子３に
受信されるとして、探触子間距離Ｌの増加に伴う伝搬時
間ｔを次式により計算した。すなわち、 ここでｌは第１図に示すように表面伝搬波(Ｒ)が底面1b
を伝搬する距離、θは同図に示すように表面伝搬波(Ｒ)
が横波(Ｓ)にモード変換されて探触子３に受信される場
合の垂線とのなす角度、ＶSは横波(Ｓ)の音速、ＶRは表
面伝搬波(Ｒ)の音速である。
上記(1)式を用いて計算した値を第２図に実線で示し、
式(2)による計算値を第２図に点線で示す。実線および
点線はいずれも測定値と良く一致していることが判る。
また探触子間距離Ｌが400mm以下の範囲の超音波の伝搬
径路を円弧状（1/2円周）とした伝搬距離を、求めた伝
搬時間ｔで除すと約3230m/secの音速値が得られ、先に
求めた被検体１の横波(Ｓ)の平均音速と等しくなった。
これらの結果から探触子間距離Ｌの変化に伴う超音波の
伝搬径路および伝搬時間ｔを求める上記式(1)および(2)
は正しく、同時に前記変移点の出現原因の推定も妥当な
ものであることが判る。従って上記式(1)および(2)によ
り伝搬時間ｔが不連続になる位置を計算し、または計算
値をＣＲＴ等に表示する等により変移点を検出すれば、
その位置における探触子の端面間距離の１/２がコンク
リートの版厚として求められる。具体的に前記実施例に
おいては、変移点は探触子間距離Ｌが400mmと450mmとの
間にあるから、探触子の端面間距離の1/2は180mm〜205m
mとなり実際の版厚ｄ＝200mmに対し精度よく測定されて
いることを示している。
式(2)による計算値を第２図に点線で示す。実線および
点線はいずれも測定値と良く一致していることが判る。
また探触子間距離Ｌが400mm以下の範囲の超音波の伝搬
径路を円弧状（1/2円周）とした伝搬距離を、求めた伝
搬時間ｔで除すと約3230m/secの音速値が得られ、先に
求めた被検体１の横波(Ｓ)の平均音速と等しくなった。
これらの結果から探触子間距離Ｌの変化に伴う超音波の
伝搬径路および伝搬時間ｔを求める上記式(1)および(2)
は正しく、同時に前記変移点の出現原因の推定も妥当な
ものであることが判る。従って上記式(1)および(2)によ
り伝搬時間ｔが不連続になる位置を計算し、または計算
値をＣＲＴ等に表示する等により変移点を検出すれば、
その位置における探触子の端面間距離の１/２がコンク
リートの版厚として求められる。具体的に前記実施例に
おいては、変移点は探触子間距離Ｌが400mmと450mmとの
間にあるから、探触子の端面間距離の1/2は180mm〜205m
mとなり実際の版厚ｄ＝200mmに対し精度よく測定されて
いることを示している。
つぎに本発明を実際のコンクリート製品に適用した例に
ついて説明する。被検体となる製品は道路用の縁石で、
寸法は厚さｄ×幅×長さが150×120×600（単位mm）の
ほぼ直方体である。本被検体の横波の平均音速ＶSは285
3m/sec，表面伝搬波の平均音速ＶRは1041m/secである。
また測定に使用した探触子および測定条件とも前記第１
図におけるものと同じである。
ついて説明する。被検体となる製品は道路用の縁石で、
寸法は厚さｄ×幅×長さが150×120×600（単位mm）の
ほぼ直方体である。本被検体の横波の平均音速ＶSは285
3m/sec，表面伝搬波の平均音速ＶRは1041m/secである。
また測定に使用した探触子および測定条件とも前記第１
図におけるものと同じである。
第３図に測定結果を示す。図中〇印は測定値で、横軸，
縦軸および図中の直線，点線は前記第２図と同じものを
示す。図から判るように探触子間距離Ｌの変化に伴う伝
搬時間ｔの変化のパターンは前記第２図の場合と同様
で、伝搬時間ｔの変化が不連続となる変移点の位置は、
探触子間距離Ｌが300mmと350mmとの間にあることを明瞭
に示している。このことは探触子の端面間距離の1/2が1
30mm〜155mmになるから実際の縁石の厚さｄ＝150mmに対
して精度よく測定されたことを示している。この測定精
度は、前記変移点の前後を細かいピッチで測定すること
により、変移点の位置をより狭い範囲に特定することが
でき一層向上させることが可能である。
縦軸および図中の直線，点線は前記第２図と同じものを
示す。図から判るように探触子間距離Ｌの変化に伴う伝
搬時間ｔの変化のパターンは前記第２図の場合と同様
で、伝搬時間ｔの変化が不連続となる変移点の位置は、
探触子間距離Ｌが300mmと350mmとの間にあることを明瞭
に示している。このことは探触子の端面間距離の1/2が1
30mm〜155mmになるから実際の縁石の厚さｄ＝150mmに対
して精度よく測定されたことを示している。この測定精
度は、前記変移点の前後を細かいピッチで測定すること
により、変移点の位置をより狭い範囲に特定することが
でき一層向上させることが可能である。
なお、上記実施例はコンクリートを対象に説明したが、
コンクリート以外の前記磁器類，岩石等のポーラスな板
状の非金属材料に対しても前記実施例と同様にして測定
することができるのは勿論である。
コンクリート以外の前記磁器類，岩石等のポーラスな板
状の非金属材料に対しても前記実施例と同様にして測定
することができるのは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明した如く本発明は、被検体を伝搬して受信され
た超音波の伝搬時間が、探触子間距離の変化量と連続的
に変化せず不連続になる変移点の位置における探触子間
距離を評価指標としてコンクリート板等の厚さを測定す
るようにしたから、該厚さを容易に精度よく測定するこ
とができる実用上の効果を奏する。
た超音波の伝搬時間が、探触子間距離の変化量と連続的
に変化せず不連続になる変移点の位置における探触子間
距離を評価指標としてコンクリート板等の厚さを測定す
るようにしたから、該厚さを容易に精度よく測定するこ
とができる実用上の効果を奏する。
図面はいずれも本発明の実施例の説明図で、第１図はコ
ンクリートブロックの版厚の測定方法を示す図、第２図
は第１図により測定した測定結果を示す図、第３図は実
際のコンクリート製品に対する測定結果の一例を示す図
である。
ンクリートブロックの版厚の測定方法を示す図、第２図
は第１図により測定した測定結果を示す図、第３図は実
際のコンクリート製品に対する測定結果の一例を示す図
である。
Claims (1)
- 【請求項１】被検体の同一平面上に送信用および受信用
の探触子を当接し、送信用の探触子より被検体に低周波
数の超音波を入射し、被検体を伝搬した前記超音波を探
触子間距離を変化させながら受信用の探触子に受信さ
せ、受信した信号の伝搬時間が前記探触子間距離の変化
量と一定の比で連続的に変化せず不連続になる変移点の
位置の探触子間距離を評価指標としてコンクリート板等
の厚さを測定する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25058387A JPH068729B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | コンクリート板等の厚さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25058387A JPH068729B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | コンクリート板等の厚さ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194207A JPH0194207A (ja) | 1989-04-12 |
| JPH068729B2 true JPH068729B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=17210046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25058387A Expired - Lifetime JPH068729B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | コンクリート板等の厚さ測定方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH068729B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| DE19956186A1 (de) * | 1999-11-22 | 2001-05-23 | Krones Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Verpackungsbehältern |
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1987
- 1987-10-06 JP JP25058387A patent/JPH068729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0194207A (ja) | 1989-04-12 |
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