JPS6033005A - 超音波厚さ計 - Google Patents

超音波厚さ計

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JPS6033005A
JPS6033005A JP14150083A JP14150083A JPS6033005A JP S6033005 A JPS6033005 A JP S6033005A JP 14150083 A JP14150083 A JP 14150083A JP 14150083 A JP14150083 A JP 14150083A JP S6033005 A JPS6033005 A JP S6033005A
Authority
JP
Japan
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measured
wave
ultrasonic
angle
reflected
Prior art date
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Pending
Application number
JP14150083A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Takinami
滝波 孝治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
Priority to JP14150083A priority Critical patent/JPS6033005A/ja
Publication of JPS6033005A publication Critical patent/JPS6033005A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/02Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 本発明は、超音波を被測定物体に投射し、その超音波の
被測定物体に対する反射波に基づいて該被測定物体の厚
さを計測する超音波厚さ計に関する。
〈従来技術とその問題点〉 このような超音波厚さ計では、一般に前記反射波として
は被測定物体の表面で反射される第1反射波と、被測定
物体の表面では反射されずその内部を通りその底面で反
射される第2反射波とがあり、両温1.第2反射波が特
定の位置に配置された受波手段でそれぞれ受波される時
刻の差Δtと、被測定物体中での音速Cとに基づいて被
測定物体の厚さを計測するようになっている。ところで
、従来の超音波厚さ計には、被測定物体中の音速Cとし
て、被測定物体とは別個の試験片中の音速を用いている
ものがある。ところが、試験片で予じめ音速をめること
は被測定物体の厚さの計測操作を煩雑化させるという問
題点がある。また、そればかりでなく、実際の被測定物
体と試験片とを完全に同一の構造とし、被測定物体の厚
さ測定時の条件に試験片中の音速測定条件を完全に一致
させなければ、正確に音速をめたものとはいえないが、
このようにして音速を正確にめることは非常に難しい。
このため被測定物体の厚さをめるために必要な前記時刻
の差Δtをいかに正確に得ることができたとしても、被
測定物体中の音速Cを、正確にめることが困難である以
上、上記厚さを正確に計測することに難点がある。
〈発明の目的〉 本発明は、被測定物体の厚さを簡易な操作でしかも正確
に計測できるようにすることを目的とする。
〈発明の構成と効果〉 本発明は、このような目的を達成するため、予じめ定め
られた振幅を有する超音波を被測定物体に向って投射す
る手段と、被測定物体からの反射波を受波する手段と、
前記受波手段の受波振幅を、予じめ定められたしきい値
で弁別する手段と、前記受波振幅が、前記しきい値を越
えたときの前記弁別手段出力により前記超音波の被測定
物体に対する角度を測定する手段と、前記角度測定手段
出力を角度情報として記憶する手段と、前記投射手段か
ら投射された超音波の被測定物体に対する反射波の内、
被測定物体の表面からの反射波と、同じくその底面から
の反射波とがそれぞれ前記受波手段で受波されるときの
各受波時刻の差を計測する手段と、前記計測手段出力と
前記記憶手段で配憶されている角度情報とに基づいて被
測定物体の厚さを演算する手段とを備えてなるものであ
る。
本発明は、このように構成することにより、前記弁別手
段出力から超音波の被測定物体に対する入射2反射、屈
折の角度に関する情報を得、前記演算手段により前記角
度情報に基づいて被測定物体中の音速を演算するととも
に、この音速と、前記時刻の差とから更に演算手段によ
り被測定物体の厚さを演算するようにしている。したが
って、本発明によれば、被測定物体中の音速をめるた、
f。
めに試験片中の音速を一旦求めるという必要はなくなり
、直接、被測定物体中の音速をめることができることに
なり、計測操作が簡易になる。また、被測定物体中の音
速を、被測定物体そのものでめるので正確に音速をめる
ことができ、したがって被測定物体の厚さ計測を正確に
行うことができる。
〈実施例の説明〉 以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて詳細に説
明する。
第1図はこの実施例に係る超音波厚さ計の回路図である
。第1図において、符号1は、予じめ定められた振幅を
有する超音波2を被測定物体3に投射する手段である。
この投射手段1は、パルサ4と周波数がある程度高い超
音波をビーム状に送波する超音波送波器5とを含む。6
は被測定物体3からの反射波7を受波する手段としての
超音波受波器、8は超音波受波器6の受波振幅を、検出
効率や伝播経路での超音波の減衰を考慮して予じ“め定
められたしきい値で弁別する手段としてのパワー検出器
、9は反射波7の受fIIi振幅が、前記1゜きい値を
越えたときのパワー検出器8出力により反射波7の被測
定物体3に対する反射角度を測定する手段としての角度
測定器である。ここで、超音波送波器5と超音波受波器
6とは、例えば超音波振動子で構成されておシ、被測定
物体3の表面3aにたてた法線nに対して常に同じ角度
θi、θr(−θi)で向かい合っている。被測定物体
3に入射した超音波2が被測定物体3の表面3aで反射
する反射波7を第1反射波とし、同じくその底1117
3bで反射する反射波7′を第2反射波とし、更に第2
反射波7′の屈折角をθtとする。また、被測定物体3
外の音速をCい被測定物体3中の音速を02とする。そ
うすると、上記各位には次式+11[2+が成立する。
sin OL =: sinθr = 0)sinθt
 / s 1nθ’ = ”z/ ”s ・・(21し
たがって、sinθt−1、つまりθj、=9QOとな
って超音波2が被測定物体3の表面3aで全反射すると
きは、被測定物体3中の音速C2は次式(3)よ 請求
まる。
C2= C,/ sinθr”!3) この式(3)においてC1は例えば超音波が伝播する媒
質が水や油のように正確にその値がめられているものと
するさき、被測定物体3中の音速は、角度θrをめると
よいことになる。このため、超音波送波器5と超音波受
波器6の互いに向き合う角度が例えばθi−t・、θr
−1i 7)ときのパワー検出器8の受波振幅P1がし
きい値より小さいとき超音波送波器5と超音波受波器6
の互いの向き合う角度を微小角Δθだけ太きくして、向
き合う角度をθi−θi−1 千Δθ、θr=θr−1
+Δθとする。このような向き合い角度θ1.θrのと
きのパワー検出器8の受波振幅Piがしきい値をこえる
。次に受波振幅がしきい値より大きくなったとき、更に
前記微小角Δθだけ大きくしても受波振幅Piがそれ以
上大きくならず、前回の受波振幅Piと一致するときは
、超音波送波器5の超音波2が、被測定物体3の表面3
aで全反射していることをあられしている。このときの
パワー検出器8の弁別出力に基づいて前記式(3)の角
度θrを測定する。なお、パワー検出器8は磁気ひずみ
や電気ひずみ現象を利用した検出器とし、超音波受波器
6と共に角変位できるようにすれば、超音波受波器6の
被測定物体3の法線nに対する角度θrに対応した出力
を角度測定器9に与えることができる。10は角度測定
器9出力を角度情報として記憶する手段としてのプログ
ラム・データメモリである。
11は投射手段1から投射された超音波2の被測定物体
3に対する第1.第2反射波7,7′が、超音波受波器
6で受波される時刻の差Δtを計測する手段である。こ
の計測手段11はパワー検出器8からの第1反射波7に
対応する第1検出出力によりゲート開になり、第2反射
波7′に対応する第2検出出力によシゲート閉になるゲ
ート回路12と、クロック発振器13と、ゲート回路1
2からゲート出力が与えられている間にのみクロック発
振器13からのクロックをカウントするカウンタ14と
を備える。15は全体の動作を制御するとともに1演算
手段としての機能を有するCPUであり、このCPU1
5に、第1A/D変換器16を介して角度測定器9から
の角度情報が与えられる。CPU15は、この角度情報
をプログラム・データメモリ10に記憶させる。プログ
ラム・データメモリ10は、角度情報以外に、CPU1
5の動作を規定するプログラムも記憶している。
また、とのCPU15には第2A/D変換器17を介し
て計測手段11出力が与えられる。CPU15は開側手
段11出力とプログラム・データメモリ10で記憶され
ている角度情報とに基づいて被測定物体3の厚さを演算
するようになっている。
18はcpulHの出力である被測定物体3の厚さを表
示する厚さ表示部、19はインタフェースである。
次に、第2図のタイムチャートおよび第3図の音速測定
のためのフローチャートを参照しながら動作を説明する
。第2図(a)は超音波送波器5からの鰺音波2のパル
ス波形を示し、第2図(b)は第1゜第2反射波7,7
′に対応するパワー検出器8の第1、第2出力を示し、
第2図(C)は第1.第2出力によりゲート回路12か
ら出力されるゲートパルスを示す。第2図(d)はクロ
ック発振器13からのクロックパルスを示し、第2図(
e)はカウンタ14がカウント入力できるクロック発振
器13からのクロックパルスを示す。先ず、被測定物体
3中の音速を測定するためステップn1において、パワ
ー検出器8の出力Piを正規化する。超音波送波器5か
ら第2図(a)に示す超音波2を被測定物体3に投射す
る。超音波2の被測定物体3に対する入射角θiが小さ
いときは、この超音波2は被測定物体3の表面3aで反
射されるのみならず、屈折して被測定物体3中にはいる
。したかつて、パワー検出器8の出力P1は、超音波2
が被測定物体30表面3aで全反射するときの予じめ定
められたしきい値FT)Iよりも小さい。このため、ス
テップn2においては、Pi) PTHではないと判定
し、ステップn。
に進む。次に、超音波送波器5と超音波受波器6との互
いの対向角度01.θrをΔθだけ大きくして後のパワ
ー検出器8の出力P1→ をステップn3において測定
する。こうして、パワー検出器8の出力P1がPi)P
roとなったときにステップn2においてY]IcSと
判定し、次のステップn4ではその出力Piが前回のパ
ワー検出器8の出力Piに一致するか否かを判断する。
超音波2がまだ、被測定物体30表面3aで全反射して
いないために一致していないと判定すると−きはステッ
プn5に進む。ステップn5では、ステップ−と同様の
処理をする。こうして、超音波2が被測定物体30表面
3aで全反射するまでの角度θi、θrの関係になった
ときには出力P1は前回の出力Piと一致するので、ス
テップn4でYESと判定する。このときの角度測定器
9の出力をCPUI 5はステップn、においてプログ
ラム・データメモリ10に角度情報θCとして記憶させ
る。次に、ステップ書において、CPU、15はこの角
度情報θCに基づいて前記式(3)の演算を行って被測
定物体3中の音速C2を演算する。こうして、音速C2
の測定が終了する。
次に、各反射波7,7′の受波時刻の差Δtをめる。
先ず、計測手段11は、超音波2の被測定物体3での反
射波の内、その表面3aでの第1反射波7に対応するパ
ワー検出器8の第1出カと、その底面3bでの第2反射
波7′に対応するパワー検出器8の第2出力とにより、
第2図(C)のように時刻t1〜t2の間、ゲート回路
12からゲートパルスを出力させる。ゲート回路12が
らのゲートパルスによりカウンタ14は第2図<e)に
示すクロック発振器13のクロックをカウントする。こ
のカウント出力は、A / D変換器17を介してCP
U15に与えられる。CPU15はこのA / D変換
されたカウント出力に基づいて第1反射波7と第2反射
波7′との受波時刻の差Δtを演算する。こうして、C
PU15は、被測定物体3中の音速c2と受波時刻の差
Δtとに基づいて次のようにして被測定物体3の厚さd
を演算する。
先ず、クロックの周波数をfメガヘルツとするとクロッ
クパルスの間隔1.は(1/f)x l O’秒となる
。第2図に示す期間’ra (二Δt)の間に、カウン
タ14がカウントするクロックパルスの数をnとするき
、前記受波時刻の差Δtはn X 10 ’/f秒で与
えられる。したがって、被測定物体3の厚さdは次式(
4)で与えられる。
d= (nX10 /f)XC2X百 −[4)ここで
、具体例として、f二30メガヘルツ、n=509、”
2 = 5900 メ) ル/秒がそれぞれ与えられ、
また演算結果として与えられると、CPU18は前記式
(4)にしたがってこの数値に基づいた演算を行い、厚
さdを約5’0.0 ニー 17メートルとして厚さ表
示部18に表示させる。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の一実施例に係り、第1図は全体の回路
図、第2図は各反射波の受波時刻の差をめる計測手段1
1の動作説明に供するタイミングチャート、第3図は被
測定物体3中の音速をめるためのプログラムフローチャ
ートである。 1・・投射手段、2・・超音波、3・・被測定物本、3
a・・表面、3b・・底面、5・・超音波送波器、6・
・超音波受波器、7・・第1反射波、7′・・第2反射
波、8・・パワー検出器、9・・角度測定器、10・・
プログラム・データメモリ、11・・計測手段、15・
・CPU。 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)予じめ定められた振幅を有する超音波を被測定物
    体に向って投射する手段と、被測定物体からの反射波を
    受波する手段と、前記受波手段の受波振幅を、予じめ定
    められたしきい値で弁別する手段と、前記受波振幅が、
    前記しきい値を越えたときの前記弁別手段出力により前
    記超音波の被測定物体に対する角度を測定する手段と、
    前記角度測定手段出力を角度情報として記憶する手段と
    、前記投射手段から投射された超音波の被測定物体に対
    する反射波の内、被測定物体の表面からの反射波と、同
    じくその底面からの反射波とがそれぞれ前記受波手段で
    受波されるときの各受波時刻の差を計測する手段と、前
    記計測手段出力と前記記憶手段で記憶されている角度情
    報とに基づいて被測定物体の厚さを演算する手段とを備
    えてなる超音波厚さ計。
JP14150083A 1983-08-02 1983-08-02 超音波厚さ計 Pending JPS6033005A (ja)

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JPS6033005A true JPS6033005A (ja) 1985-02-20

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JP14150083A Pending JPS6033005A (ja) 1983-08-02 1983-08-02 超音波厚さ計

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JP (1) JPS6033005A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6450903A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Nippon Kokan Kk Measuring apparatus of shape of inside of tube
US6022606A (en) * 1995-03-16 2000-02-08 Bando Chemical Industries, Ltd. Polyvinyl chloride resin sheets production thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6450903A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Nippon Kokan Kk Measuring apparatus of shape of inside of tube
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