JPH09318340A - 棒長さ測定装置 - Google Patents
棒長さ測定装置Info
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- JPH09318340A JPH09318340A JP13645496A JP13645496A JPH09318340A JP H09318340 A JPH09318340 A JP H09318340A JP 13645496 A JP13645496 A JP 13645496A JP 13645496 A JP13645496 A JP 13645496A JP H09318340 A JPH09318340 A JP H09318340A
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- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 33
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 abstract 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定用の棒の長さが短くても電気的ノイズ
の影響を受け難く、しかも被測定用の棒の端面の面積が
小さくても測定することが可能な棒長さ測定装置を提供
する。 【解決手段】 厚み方向に振動する送波用圧電体２ａ及
び受波用圧電体２ｂを積層して構成された振動子２を有
し、送波用圧電体２ａに印加する送波信号にトーンバー
スト波を用いる。
の影響を受け難く、しかも被測定用の棒の端面の面積が
小さくても測定することが可能な棒長さ測定装置を提供
する。 【解決手段】 厚み方向に振動する送波用圧電体２ａ及
び受波用圧電体２ｂを積層して構成された振動子２を有
し、送波用圧電体２ａに印加する送波信号にトーンバー
スト波を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動子を用いた棒長
さ測定装置に関する。
さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の棒長さ測定装置の一例を
示したものである。これは一探触子法と呼ばれる方法を
用いたものであり、送受波兼用の振動子を用いて棒の長
さを測定するものである。
示したものである。これは一探触子法と呼ばれる方法を
用いたものであり、送受波兼用の振動子を用いて棒の長
さを測定するものである。
【０００３】２は単一の圧電体を用いて構成された送受
波兼用の振動子であり、金属や木材で構成された被測定
用の棒１の一方の端面に取り付けられている。３は信号
発生器であり、増幅器４を介して振動子２に印加する送
波信号（ここではパルス波とする。）を発生するもので
ある。５は振動子２からの受波信号を増幅する増幅器、
６は増幅器５からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータである。７はＡ／Ｄ変換されたデータに基づいて演
算を行ない、棒１の長さを算出する演算器、８は演算器
７で得られた棒の長さを表示する表示器である。９は増
幅器４から振動子２に送波信号を送るか振動子２からの
受波信号を増幅器５に送るかを切替える切替器である。
波兼用の振動子であり、金属や木材で構成された被測定
用の棒１の一方の端面に取り付けられている。３は信号
発生器であり、増幅器４を介して振動子２に印加する送
波信号（ここではパルス波とする。）を発生するもので
ある。５は振動子２からの受波信号を増幅する増幅器、
６は増幅器５からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータである。７はＡ／Ｄ変換されたデータに基づいて演
算を行ない、棒１の長さを算出する演算器、８は演算器
７で得られた棒の長さを表示する表示器である。９は増
幅器４から振動子２に送波信号を送るか振動子２からの
受波信号を増幅器５に送るかを切替える切替器である。
【０００４】上記棒長さ測定装置の動作を図４に示した
波形図を参照して説明する。信号発生器３からは図４
（Ａ）に示すような送波信号（パルス波）が発生し、こ
の送波信号は増幅器４及び切替器９を通して振動子２に
印加される。この信号は振動子２によって機械的振動に
変換され、被測定用の棒１の一方の端面に加えられる。
この振動は棒１の他方の端面で反射され、振動子２によ
って電気的振動に変換される。この電気的振動は図４
（Ｂ）に示すような受波信号として切替器９を介して増
幅器５に送られる。
波形図を参照して説明する。信号発生器３からは図４
（Ａ）に示すような送波信号（パルス波）が発生し、こ
の送波信号は増幅器４及び切替器９を通して振動子２に
印加される。この信号は振動子２によって機械的振動に
変換され、被測定用の棒１の一方の端面に加えられる。
この振動は棒１の他方の端面で反射され、振動子２によ
って電気的振動に変換される。この電気的振動は図４
（Ｂ）に示すような受波信号として切替器９を介して増
幅器５に送られる。
【０００５】増幅器５で増幅された受波信号はＡ／Ｄコ
ンバータ６でＡ／Ｄ変換された後、演算器７で所定の演
算が行なわれる。例えば、図４（Ｃ）に示すような受波
信号の自己相関関数を求め、互いに隣り合ったパルスの
時間間隔「Δτi ＝τi+1 −τi 」を算出することによ
って被測定用の棒１の長さＬを求める。演算器によって
算出された棒１の長さは表示器８に表示される。
ンバータ６でＡ／Ｄ変換された後、演算器７で所定の演
算が行なわれる。例えば、図４（Ｃ）に示すような受波
信号の自己相関関数を求め、互いに隣り合ったパルスの
時間間隔「Δτi ＝τi+1 −τi 」を算出することによ
って被測定用の棒１の長さＬを求める。演算器によって
算出された棒１の長さは表示器８に表示される。
【０００６】図５は、従来の棒長さ測定装置の他の例を
示したものである。これは二探触子法と呼ばれる方法を
用いたものであり、送波専用の圧電体と受波専用の圧電
体とを用いて棒の長さを測定するものである。すなわ
ち、この装置では、送波用圧電体２ａ及び受波用圧電体
２ｂを並列に並べた振動子２が被測定用の棒１の一方の
端面に配置されている。その他の基本的な構成等は、図
３に示した装置とほぼ同様である。
示したものである。これは二探触子法と呼ばれる方法を
用いたものであり、送波専用の圧電体と受波専用の圧電
体とを用いて棒の長さを測定するものである。すなわ
ち、この装置では、送波用圧電体２ａ及び受波用圧電体
２ｂを並列に並べた振動子２が被測定用の棒１の一方の
端面に配置されている。その他の基本的な構成等は、図
３に示した装置とほぼ同様である。
【０００７】なお、送波信号が送波されてから受波され
るまでの時間の計測法としては、送波時刻から１回目の
エコー信号の受波時刻までの時間を計測することによっ
て棒の長さを求める１回反射法と、送波時刻から複数回
反射後のエコー信号の受波時刻までの時間を計測するこ
とによって棒の長さを求める多重反射法とがある。
るまでの時間の計測法としては、送波時刻から１回目の
エコー信号の受波時刻までの時間を計測することによっ
て棒の長さを求める１回反射法と、送波時刻から複数回
反射後のエコー信号の受波時刻までの時間を計測するこ
とによって棒の長さを求める多重反射法とがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一探触子法による１回
反射法を用いた装置では、単一の圧電体を用いて構成さ
れた送受波兼用の振動子を用いているため、送波信号に
起因して受波回路部分に電気的ノイズが残る。したがっ
て、特に被測定用の棒の長さが短く、電気的ノイズが消
滅する前にエコー信号が帰ってくるような場合には、こ
の方法の適用は困難である。
反射法を用いた装置では、単一の圧電体を用いて構成さ
れた送受波兼用の振動子を用いているため、送波信号に
起因して受波回路部分に電気的ノイズが残る。したがっ
て、特に被測定用の棒の長さが短く、電気的ノイズが消
滅する前にエコー信号が帰ってくるような場合には、こ
の方法の適用は困難である。
【０００９】二探触子法による１回反射法を用いた装置
では、被測定用の棒の端面の面積が小さいときには、送
波用圧電体及び受波用圧電体を並列に並べて被測定用の
棒の端面に設置することが困難である。
では、被測定用の棒の端面の面積が小さいときには、送
波用圧電体及び受波用圧電体を並列に並べて被測定用の
棒の端面に設置することが困難である。
【００１０】多重反射法を用いた装置では、被測定用の
棒の縦波の伝搬減衰が大きい場合には適用が困難であ
る。また、上記装置において、送波信号としてパルス波
を用いた場合、例えば受波信号の送波直後の部分と第１
番目のエコー信号の部分との相関があまり強くない。そ
のため、例えば送波時刻と第１番目のエコー信号の受波
時刻との時間間隔を精度良く求めることが困難となり、
被測定用の棒の長さを精度よく測定することが困難にで
ある。
棒の縦波の伝搬減衰が大きい場合には適用が困難であ
る。また、上記装置において、送波信号としてパルス波
を用いた場合、例えば受波信号の送波直後の部分と第１
番目のエコー信号の部分との相関があまり強くない。そ
のため、例えば送波時刻と第１番目のエコー信号の受波
時刻との時間間隔を精度良く求めることが困難となり、
被測定用の棒の長さを精度よく測定することが困難にで
ある。
【００１１】本発明の第１の目的は、被測定用の棒の長
さが短くても電気的ノイズの影響を受け難く、しかも被
測定用の棒の端面の面積が小さくても測定することが可
能な装置を提供することである。本発明の第２の目的
は、時間間隔を精度よく計測することができ、被測定用
の棒の長さを精度よく測定することが可能な装置を提供
することである。
さが短くても電気的ノイズの影響を受け難く、しかも被
測定用の棒の端面の面積が小さくても測定することが可
能な装置を提供することである。本発明の第２の目的
は、時間間隔を精度よく計測することができ、被測定用
の棒の長さを精度よく測定することが可能な装置を提供
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明における棒長さ測
定装置は、厚み方向に振動する送波用圧電体及び受波用
圧電体を積層して構成された振動子を有する。送波専用
の圧電体と受波専用の圧電体とを用いているため、送波
信号によって受波回路部分に電気的ノイズが発生するこ
とを防止できる。したがって、エコー信号にこのような
電気的ノイズが混入することが原理的にないため、被測
定用の棒の長さが短くても良好な測定を行なうことがで
きる。また、送波用圧電体及び受波用圧電体を積層して
振動子を構成するため、被測定用の棒の端面の面積が小
さくても測定することができる。
定装置は、厚み方向に振動する送波用圧電体及び受波用
圧電体を積層して構成された振動子を有する。送波専用
の圧電体と受波専用の圧電体とを用いているため、送波
信号によって受波回路部分に電気的ノイズが発生するこ
とを防止できる。したがって、エコー信号にこのような
電気的ノイズが混入することが原理的にないため、被測
定用の棒の長さが短くても良好な測定を行なうことがで
きる。また、送波用圧電体及び受波用圧電体を積層して
振動子を構成するため、被測定用の棒の端面の面積が小
さくても測定することができる。
【００１３】上記送波用圧電体に印加する送波信号には
トーンバースト波を用いることが好ましい。トーンバー
スト波はパルス波に比べて、例えば受波信号の送波直後
の部分と第１番目のエコー信号の部分との相関が強くな
る。そのため、例えば送波時刻と第１番目のエコー信号
の受波時刻との時間間隔を精度良く求めることができ、
被測定用の棒の長さを精度よく測定することができる。
トーンバースト波を用いることが好ましい。トーンバー
スト波はパルス波に比べて、例えば受波信号の送波直後
の部分と第１番目のエコー信号の部分との相関が強くな
る。そのため、例えば送波時刻と第１番目のエコー信号
の受波時刻との時間間隔を精度良く求めることができ、
被測定用の棒の長さを精度よく測定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る棒長さ測定
装置の一例を示した説明図である。２は送波用圧電体２
ａ及び受波用圧電体２ｂを積層した振動子であり、金属
や木材で構成された被測定用の棒１の一方の端面に設置
される。送波用圧電体２ａ及び受波用圧電体２ｂを積層
してあるため、被測定用の棒１の端面の面積が小さくて
も容易に棒１に取り付けることができる。また、送波専
用の圧電体２ａと受波専用の圧電体２ｂとを用いている
ため、送波信号によって受波回路部分に電気的ノイズが
発生することを防止できる。したがって、エコー信号に
このような電気的ノイズが混入することが原理的にない
ため、被測定用の棒１の長さが短くても良好な測定を行
なうことができる。
装置の一例を示した説明図である。２は送波用圧電体２
ａ及び受波用圧電体２ｂを積層した振動子であり、金属
や木材で構成された被測定用の棒１の一方の端面に設置
される。送波用圧電体２ａ及び受波用圧電体２ｂを積層
してあるため、被測定用の棒１の端面の面積が小さくて
も容易に棒１に取り付けることができる。また、送波専
用の圧電体２ａと受波専用の圧電体２ｂとを用いている
ため、送波信号によって受波回路部分に電気的ノイズが
発生することを防止できる。したがって、エコー信号に
このような電気的ノイズが混入することが原理的にない
ため、被測定用の棒１の長さが短くても良好な測定を行
なうことができる。
【００１５】３は信号発生器であり、増幅器４を介して
送波用圧電体２ａに印加する送波信号を発生するもので
ある。送波信号としては、パルス波に比べてノイズの影
響を受け難いトーンバースト波が用いられる。５は受波
用圧電体２ｂからの受波信号を増幅する増幅器であり、
６は増幅器５からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータである。７はＡ／Ｄ変換されたデータに基づいて所
定の演算を行ない、棒１の長さを算出する演算器であ
り、８は演算器７で得られた棒の長さを表示する表示器
である。
送波用圧電体２ａに印加する送波信号を発生するもので
ある。送波信号としては、パルス波に比べてノイズの影
響を受け難いトーンバースト波が用いられる。５は受波
用圧電体２ｂからの受波信号を増幅する増幅器であり、
６は増幅器５からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバ
ータである。７はＡ／Ｄ変換されたデータに基づいて所
定の演算を行ない、棒１の長さを算出する演算器であ
り、８は演算器７で得られた棒の長さを表示する表示器
である。
【００１６】つぎに、図１に示した棒長さ測定装置の動
作を図２に示した波形図を参照して説明する。信号発生
器３からは図２（Ａ）に示すような送波信号（トーンバ
ースト波）が発生し、この送波信号は増幅器４で増幅さ
れて送波用圧電体２ａに印加される。この送波信号は送
波用圧電体２ａよって電気的振動から機械的振動に変換
され、この振動は被測定用の棒１の一方の端面に加えら
れる。棒１に加えられた振動は縦波となって被測定用の
棒１内を伝搬し、棒１の他方の端面で反射する。そし
て、再び棒１内を伝搬し、棒１の一方の端面に到達した
振動は、受波用圧電体２ｂにより機械的振動から電気的
振動に変換される。すなわち、第１番目のエコー信号と
して受波されるわけである。
作を図２に示した波形図を参照して説明する。信号発生
器３からは図２（Ａ）に示すような送波信号（トーンバ
ースト波）が発生し、この送波信号は増幅器４で増幅さ
れて送波用圧電体２ａに印加される。この送波信号は送
波用圧電体２ａよって電気的振動から機械的振動に変換
され、この振動は被測定用の棒１の一方の端面に加えら
れる。棒１に加えられた振動は縦波となって被測定用の
棒１内を伝搬し、棒１の他方の端面で反射する。そし
て、再び棒１内を伝搬し、棒１の一方の端面に到達した
振動は、受波用圧電体２ｂにより機械的振動から電気的
振動に変換される。すなわち、第１番目のエコー信号と
して受波されるわけである。
【００１７】一方、棒１の一方の端面に到達した振動は
この端面で再び反射され、以後同様にして、しだいに減
衰しながら棒１内を多重反射する。そして、棒１の一方
の端面に到達する毎に受波用圧電体２ｂによって機械的
振動から電気的振動に変換され、この電気的振動は図２
（Ｂ）に示すような受波信号として増幅器５に送られ
る。
この端面で再び反射され、以後同様にして、しだいに減
衰しながら棒１内を多重反射する。そして、棒１の一方
の端面に到達する毎に受波用圧電体２ｂによって機械的
振動から電気的振動に変換され、この電気的振動は図２
（Ｂ）に示すような受波信号として増幅器５に送られ
る。
【００１８】増幅器５で増幅された受波信号は、Ａ／Ｄ
コンバータ６によって時系列データに変換され、演算器
７に送られる。演算器７では、この時系列データを用い
て所定の演算を行ない、以下の手順によって被測定用の
棒１の長さを算出する（図２（Ｃ）参照）。
コンバータ６によって時系列データに変換され、演算器
７に送られる。演算器７では、この時系列データを用い
て所定の演算を行ない、以下の手順によって被測定用の
棒１の長さを算出する（図２（Ｃ）参照）。
【００１９】まず、受波信号の時系列データから受波信
号の自己相関関数を求め、続いてこの自己相関関数の包
絡線関数を求める。つぎに、この包絡線関数が極値を示
す時刻τi （ｉ＝０，１，２，………）を算出し、互い
に隣り合った極値を示す時刻どおしの時間間隔「Δτi
＝τi+1 −τi 」を算出する。つぎに、このようにして
求めた時間間隔Δτi を用いて、被測定用の棒１の長さ
Ｌを以下の式によって算出する。
号の自己相関関数を求め、続いてこの自己相関関数の包
絡線関数を求める。つぎに、この包絡線関数が極値を示
す時刻τi （ｉ＝０，１，２，………）を算出し、互い
に隣り合った極値を示す時刻どおしの時間間隔「Δτi
＝τi+1 −τi 」を算出する。つぎに、このようにして
求めた時間間隔Δτi を用いて、被測定用の棒１の長さ
Ｌを以下の式によって算出する。
【００２０】Ｌ＝Ｃ×Δτi ／２ ただし、Ｃは被測定用の棒１を伝搬する縦波の速度であ
り、その値は既知であるとする。
り、その値は既知であるとする。
【００２１】送波信号としてトーンバースト波を用いる
ことにより、パルス波を用いる場合に比べて、例えば受
波信号の送波直後の部分と第１番目のエコー信号の部分
との相関が強くなる。そのため、例えば送波時刻と第１
番目のエコー信号の受波時刻との時間間隔Δτ0 を精度
良く求めることができる。したがって、例えば被測定用
の棒１内の縦波の伝搬減衰が大きく、第２番目以降のエ
コー信号を受波できない場合でも、第１番目のエコー信
号を受波することができれば、時間間隔Δτ0を精度良
く求めることができるため、被測定用の棒の長さを精度
よく測定することができる。以上のようにして演算器７
によって棒１の長さが算出され、その値が表示器８に表
示される。
ことにより、パルス波を用いる場合に比べて、例えば受
波信号の送波直後の部分と第１番目のエコー信号の部分
との相関が強くなる。そのため、例えば送波時刻と第１
番目のエコー信号の受波時刻との時間間隔Δτ0 を精度
良く求めることができる。したがって、例えば被測定用
の棒１内の縦波の伝搬減衰が大きく、第２番目以降のエ
コー信号を受波できない場合でも、第１番目のエコー信
号を受波することができれば、時間間隔Δτ0を精度良
く求めることができるため、被測定用の棒の長さを精度
よく測定することができる。以上のようにして演算器７
によって棒１の長さが算出され、その値が表示器８に表
示される。
【００２２】
【発明の効果】請求項１に係る発明では、厚み方向に振
動する送波用圧電体及び受波用圧電体を積層して振動子
を構成したので、送波信号によって受波回路部分に電気
的ノイズが発生することを防止でき、被測定用の棒の長
さが短くても良好な測定を行なうことが可能になるとと
もに、被測定用の棒の端面の面積が小さくても棒の長さ
を測定することが可能となる。
動する送波用圧電体及び受波用圧電体を積層して振動子
を構成したので、送波信号によって受波回路部分に電気
的ノイズが発生することを防止でき、被測定用の棒の長
さが短くても良好な測定を行なうことが可能になるとと
もに、被測定用の棒の端面の面積が小さくても棒の長さ
を測定することが可能となる。
【００２３】請求項２に係る発明では、送波用圧電体に
印加する送波信号にトーンバースト波を用いるので、パ
ルス波に比べて時間間隔を精度よく計測することが可能
となり、被測定用の棒の長さを精度よく測定することが
可能となる。
印加する送波信号にトーンバースト波を用いるので、パ
ルス波に比べて時間間隔を精度よく計測することが可能
となり、被測定用の棒の長さを精度よく測定することが
可能となる。
【図１】本発明の実施形態を示した説明図。
【図２】図１に示した装置の動作を説明するための波形
図。
図。
【図３】従来技術を示した説明図。
【図４】図３に示した装置の動作を説明するための波形
図。
図。
【図５】従来技術を示した説明図。
２ａ 送波用圧電体 ２ｂ 受波用圧電体 ２ 振動子
Claims (2)
- 【請求項１】厚み方向に振動する送波用圧電体及び受波
用圧電体を積層して構成された振動子を有することを特
徴とする棒長さ測定装置。 - 【請求項２】上記送波用圧電体に印加する送波信号にト
ーンバースト波を用いることを特徴とする請求項１に記
載の棒長さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13645496A JPH09318340A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 棒長さ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13645496A JPH09318340A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 棒長さ測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318340A true JPH09318340A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15175499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13645496A Withdrawn JPH09318340A (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 棒長さ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318340A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006078243A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Yohei Kawamura | 埋没物体の非破壊形状診断方法およびその装置 |
| CN100374819C (zh) * | 2006-04-29 | 2008-03-12 | 北京工业大学 | 利用超声导波无损检测埋置于不同介质中锚杆长度的方法 |
| CN101458232B (zh) | 2009-01-09 | 2011-01-12 | 北京理工大学 | 一种锚杆锚固质量检测仪 |
-
1996
- 1996-05-30 JP JP13645496A patent/JPH09318340A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006078243A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Yohei Kawamura | 埋没物体の非破壊形状診断方法およびその装置 |
| CN100374819C (zh) * | 2006-04-29 | 2008-03-12 | 北京工业大学 | 利用超声导波无损检测埋置于不同介质中锚杆长度的方法 |
| CN101458232B (zh) | 2009-01-09 | 2011-01-12 | 北京理工大学 | 一种锚杆锚固质量检测仪 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |