JPH07280636A

JPH07280636A - 超音波検出装置

Info

Publication number: JPH07280636A
Application number: JP6699194A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Arai; 寛明荒井
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1995-10-27
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JP2856066B2

Abstract

(57)【要約】【目的】データの検出にサンプリングやリセットを行
わず装置を簡略化する。【構成】超音波のパルス列を断続的に送波する超音波
送波器３と、このパルス列を受波して電気信号に変換す
る超音波受波器４と、この電気信号のピーク値を保持す
るピークホールド回路６と、このピークホールド回路６
に接続されたリーク抵抗と、このリーク抵抗の出力を平
滑化するローパスフィルター回路７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波の送波器と受波器
の間に搬入されるウエブの端部位置やウエブの厚みなど
を検出する超音波検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエブの端部位置の検出には光をウエブ
の端部に照射し、その遮光量によりその端部位置（エッ
ジ位置）を検出する。光を透過する物体や感光する物体
の場合は空気をウエブのエッジ上面に吹き付け、ウエブ
エッジ下面の空気圧の変化量よりウエブエッジ位置を検
出する。また、超音波の送波器と受波器とを対向して配
置し、両者の間にウエブのエッジが入ってくる時の受波
器の受信信号の変化からウエブエッジの位置を検出する
方法が公表特許公報昭６２−５０１５２０号に開示され
ている。この方法は送波器から超音波のパルス列を断続
的に発信すると、受波器には直接波と、ウエブまたは受
波器等で反射された反射波が受信されるが、この内直接
波の範囲を限定してサンプリングし、このピーク値を電
気信号として取り出している。これにより反射波の影響
を電気信号から排除している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光によるエッジ位置検
出方法はウエブが透明の場合、使用できない。また、空
気を利用する方法はエアーの清浄度、または、周囲の粉
塵の巻き込みによりウエブが汚れる場合が多く、さらに
エアーの風圧によりウエブのエッジが波を打ったり、巻
き込まれたりして出力信号が変化し安定性に欠けるよう
になる。また、公表特許公報昭６２−５０１５２０号の
場合、受波器で変換された電気信号の内、反射波を含ま
ない限定された領域をサンプリングするため、送波器の
発信タイミングに同期したサンプリング信号とサンプリ
ングした電気信号をメモリに格納後リセット信号により
０レベルにし、次のサンプリングデータを入力させる必
要がある。このため、サンプリング信号とこのリセット
信号を発生する回路が必要となる。

【０００４】反射波の影響として、直接波との干渉によ
る定常波、いわゆるうなり現象を生じる場合がある。定
常波は振幅が同じで進む方向が反対の波が重なり、進行
しなくなるもので、定常波が発生すると受信信号が変動
し、測定できなくなる。しかし、送波器より持続時間ｔ
のパルス列を間隔Ｔで発信する場合、ｔを超音波送波器
と受波器との間を往復する時間より短くし、Ｔを先のパ
ルス列の反射波がほぼ消滅した後に次のパルス列が受波
器に到達するように定めれば、定常波が発生しないこと
を実験的に確認している。このように定常波の発生を防
止できれば、直接波と反射波が重なっても、ウエブのエ
ッジ位置やウエブの継ぎ目位置における重なり（厚みの
変化）を検出するのに支障とならない。これは通常ピー
ク値の大きい直接波が最初に受信され、以降に受信され
る反射波のピーク値は直接波のものより小さな場合が多
いので、直接波のピーク値が検出データに大きなウエイ
トを占めることと、反射波の振幅も直接波の振幅の大き
さに対応して変化しているので、直接波と反射波の重な
った場合も直接波の場合と同じ傾向を示すためである。

【０００５】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、ウエブのエッジ位置や厚みを検出するに当たり、受
信データを連続して取り込み、サンプリングやサンプリ
ングしたデータのリセットを行わないで装置を簡略化し
た超音波検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、超音波の送波器と受波器の間に搬入されるウエブを
検出する超音波検出装置において、超音波のパルス列を
断続的に送波する送波器と、該送波器に対向して設けら
れ前記パルス列を受波し電気信号に変換する受波器と、
該受波器に接続され前記電気信号のピーク値を保持する
ピークホールド回路と、該ピークホールド回路に接続さ
れた放電手段と、該放電手段の出力を平滑化する平滑回
路とを備え、前記送波器は、前記パルス列の送波持続時
間を送波器と受波器間を超音波が往復する時間より短く
し、前記パルス列の送波間隔を先のパルス列の反射波が
ほぼ消滅した後に次のパルス列が受波器に到達するよう
にする。

【０００７】

【作用】送波器よりパルス列が送波されると、送波器と
受波器の間のウエブがパルス列を遮断する度合いに応じ
た電気信号が受波器より出力される。１つのパルス列に
対する電気信号は最初直接波の大きなピーク値が表れ、
以降ピーク値が小さくなってゆく反射波が続く。ピーク
値はピークホールド回路でホールドされるが、放電手段
によりピーク値は徐々に減少してゆく。減少途中反射波
のピーク値が、この減少曲線より大きくなった時は、そ
のピーク値がホールドされ、再び徐々に減少してゆく。
放電手段の出力を平滑化することにより、放電曲線の平
均値が得られ、この平均値がパルス列がウエブにより遮
断されず通過する量を表しているので、ウエブのエッジ
位置または厚みを表す。送波器はパルス列の送波持続時
間を送波器と受波器間を超音波が往復する時間より短く
し、パルス列の送波間隔を先のパルス列による反射波が
ほぼ消滅した後に次のパルス列が受波器に到達するよう
にしているので定常波の発生が防止される。ピークホー
ルド回路のピーク値は放電手段により減少しているの
で、次のパルス列によって発生するピーク値をホールド
できる。こによりサンプリングやサンプリングした値の
リセットは必要ないので、これらの回路は不要となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック図で
ある。発振回路１は送波する超音波のパルス列の周期、
振幅、パルス列の持続時間ｔ、パルス列の間隔Ｔを定め
て発振する。電力増幅回路２は発振回路１の発生したパ
ルス列を電力増幅する。超音波送波器３は電力増幅され
た信号を超音波に変換して送波する。超音波受波器４は
超音波送波器３から送波され、ウエブ１０に遮断されず
に到達した直接波、反射波を電気信号に変換する。前段
増幅回路５はこの電気信号を増幅し、ピークホールド回
路６は放電手段を有し、この増幅された電気信号のピー
ク値をホールドすると共にこのピーク電圧を放電し、次
のパルス列の信号が来るまでに所定の値まで低下させ、
次のパルス列の信号のピーク値をホールドしてゆく。ロ
ーパスフィルター回路７は平滑回路で、ピークホールド
回路６の出力を平滑化し、その平均値を出力する。

【０００９】図２は反射波の影響を減少させるために用
いられる手段を示す図で、（ａ）は超音波送波器３より
超音波受波器４に送波される超音波のパルス列に対して
ウエブ１０を傾けて配置し、反射波が超音波送波器３や
超音波受波器４に入らないようにしたものである。
（ｂ）は超音波送波器３より送波されるパルス列に対し
て超音受波器４の受波面を傾け、反射波が超音波送波器
３に入らないようにしたものである。このような対策
と、後述する定常波を発生させないように発振回路１で
パルスの発振条件を設定することにより、反射波の影響
を十分に低くすることができる。

【００１０】図３はピークホールド回路６の回路図を示
す。整流器１１とコンデンサ１２でピークホールド回路
を構成し、リーク抵抗１３を結合して連続的に放電し、
チャージ電圧を減衰させる。演算増幅器１４は電圧フォ
ロワとして使用し、チャージ電圧を保持して出力する。
リーク抵抗１３により持続的に放電して次のパルス列の
信号をホールドできるようにする。

【００１１】図４は図１に示した各回路の出力波形を示
す図である。ａ〜ｄの波形は図１のａ〜ｄの位置におけ
る波形を表す。ａは電力増幅回路２の出力波形で、ｔは
パルス列の持続時間、Ｔはパルス列の間隔を示す。ｔお
よびＴは直接波と反射波とによる定常波が発生しないよ
うな値に設定される。ｔは超音波送波器３と超音波受波
器４とを超音波が往復する時間より短く、かつパルス列
が数パルス以上となるように設定する。Ｔは前のパルス
列による反射波が次のパルス列が超音波受波器４に到達
するまでにほぼ消滅しているように定める。本実施例で
は、超音波送波器３と超音波受波器４の間隔を３５ｍｍ
としたとき、ｔ＝０．１５ｍｓ，パルス列のパルスの数
３２波、Ｔ＝１．５ｍｓ、として定常波の発生は検出さ
れなかった。

【００１２】ｂは超音波受波器４の出力波形で、最初に
大きな振幅の直接波が表れ、これに続いてピークの振幅
が小さくなってゆく反射波が表れる。反射波がほぼ消滅
した後に次のパルス列による直接波が発生する。

【００１３】ｃはピークホールド回路６の出力波形で、
図３に示したコンデンサ１２には最初に入ってくる直接
波の大きなピーク値が蓄積され、リーク抵抗１３によっ
て放電され、コンデンサ１２のチャージ電圧は減衰して
ゆく。この減衰電圧より大きな反射波のピーク値が表れ
ると、チャージ電圧はその電圧となり、その電圧からの
減衰が行われる。減衰の傾斜はコンデンサ１２とリーク
抵抗１３のＣＲ値によって決まる。

【００１４】ｄはローパスフィルター回路７の出力波形
を表す。ｄは曲線ｃを平滑化した値を示し、この値は曲
線ｃの減衰の傾きを一定とすれば、ホールドしたピーク
値によって決まる。つまり、最初に入力する直接波のピ
ーク値によって定まるのでウエブ１０による超音波受波
器４の遮蔽の度合や透過の度合いがわかり、ウエブ１０
のエッジ位置は遮蔽の度合いから測定し、厚みは透過の
度合いから測定することができる。

【００１５】図５はウエブ１０による超音波受波器４の
遮蔽の度合いと曲線ｃ，ｄとの関係を示す図である。放
電によるピーク値の減衰の傾斜を一定としているため、
ｄの出力信号はｃのピーク値に比例している。直接波の
ピーク値が反射波のピーク値より大きくなっているた
め、反射波の影響は表れていない。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、超音波の発振条件を設定することにより定常波の発
生を防止し、超音波受波器の出力のピーク値をホールド
した後、放電して減衰させ、減衰電圧の平均値を求める
ことによりウエブのエッジ位置や厚みを得るようにした
ので、反射波の影響のないデータをサンプリングする回
路、サンプリングデータをリセットする回路が不要とな
り、回路構成が簡単になる。さらに、これによりコスト
ダウンができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の構成を表すブロック図である。

【図２】反射波の影響を減少させるために用いる手段を
説明する図である。

【図３】ピークホールド回路の回路図である。

【図４】各回路の出力波形を示す図である。

【図５】ウエブの位置とピークホールド回路およびロー
パスフィルター回路の出力を示す図である。

【符号の説明】

１発振回路２電力増幅回路３超音波送波器４超音波受波器５前段増幅器６ピークホールド回路７ローパスフィルター回路１１整流器１２コンデンサ１３リーク抵抗１４演算増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波の送波器と受波器の間に搬入され
るウエブを検出する超音波検出装置において、超音波の
パルス列を断続的に送波する送波器と、該送波器に対向
して設けられ前記パルス列を受波し電気信号に変換する
受波器と、該受波器に接続され前記電気信号のピーク値
を保持するピークホールド回路と、該ピークホールド回
路に接続された放電手段と、該放電手段の出力を平滑化
する平滑回路とを備え、前記送波器は、前記パルス列の
送波持続時間を送波器と受波器間を超音波が往復する時
間より短くし、前記パルス列の送波間隔を先のパルス列
の反射波がほぼ消滅した後に次のパルス列が受波器に到
達するようにしたことを特徴とする超音波検出装置。