JPS63305207A - クラッド材の肉厚測定装置 - Google Patents
クラッド材の肉厚測定装置Info
- Publication number
- JPS63305207A JPS63305207A JP14179787A JP14179787A JPS63305207A JP S63305207 A JPS63305207 A JP S63305207A JP 14179787 A JP14179787 A JP 14179787A JP 14179787 A JP14179787 A JP 14179787A JP S63305207 A JPS63305207 A JP S63305207A
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- JP
- Japan
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- probe
- clad
- gate
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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。
め要約のデータは記録されません。
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たクラッド材の肉厚測定装置に
関する。
関する。
クラッド材は相互に異種の金属よりなる母材と合せ材と
の積層構造を有しており、材料強度を高めること、特殊
雰囲気での使用に耐えさせること、腐食化又はライニン
グ化とすること等を目的に使用されるものである。従っ
て合せ材の厚さはクラッド材とし、ての性能を保証する
上で重要な要素となり、これを測定するために磁気的手
段又は電磁誘導法による渦電流を用いた測定装置の開発
が試みられている。
の積層構造を有しており、材料強度を高めること、特殊
雰囲気での使用に耐えさせること、腐食化又はライニン
グ化とすること等を目的に使用されるものである。従っ
て合せ材の厚さはクラッド材とし、ての性能を保証する
上で重要な要素となり、これを測定するために磁気的手
段又は電磁誘導法による渦電流を用いた測定装置の開発
が試みられている。
ところで磁気的な厚さ測定装置においては合せ材及び母
材がいずれも非磁性体あるいは磁性体であるときは無力
であり、また電磁誘導法では電磁気的性質が同一である
材料では適用不可であり、また切断面における観察測定
は全体としての保証が不可能であるという大きな欠点が
ある。
材がいずれも非磁性体あるいは磁性体であるときは無力
であり、また電磁誘導法では電磁気的性質が同一である
材料では適用不可であり、また切断面における観察測定
は全体としての保証が不可能であるという大きな欠点が
ある。
更に全厚、母材厚及び合せ材厚の測定には超音波による
全厚測定と組合せる必要があり、２種の計測装置が必要
となり全体の装置のコストが高いという問題もある。
全厚測定と組合せる必要があり、２種の計測装置が必要
となり全体の装置のコストが高いという問題もある。
一方、超音波による厚さ測定には次のような難点があっ
た。すなわち母材と合せ材との積層界面においては両者
が冶金的に接合しており、両者の音響インピーダンス差
が非常に大きなもの以外はこの界面での反射波が得られ
ない。このため、本発明者は超音波利用における上述の
如き問題を解決する装置を実開昭５５−１３７３０５号
公報において提案している。これは受信信号のうち積層
界面での反射波を含む部分を選択的に取出し、この部分
のみに他の部分とは異なる微分信号処理を施すことによ
って前記反射波を明確にするものである。
た。すなわち母材と合せ材との積層界面においては両者
が冶金的に接合しており、両者の音響インピーダンス差
が非常に大きなもの以外はこの界面での反射波が得られ
ない。このため、本発明者は超音波利用における上述の
如き問題を解決する装置を実開昭５５−１３７３０５号
公報において提案している。これは受信信号のうち積層
界面での反射波を含む部分を選択的に取出し、この部分
のみに他の部分とは異なる微分信号処理を施すことによ
って前記反射波を明確にするものである。
（発明が解決しようとする問題点〕
ところで前述の本発明者による装置においては、積層界
面での反射波の信号取出しがノイズ信号も同時に検出す
るので前記反射波のみを正確に取出せなかったり、高周
波波形に微分を加えてもＳ／Ｎ比が向上しない等の不具
合が生じ、後の信号処理精度にも影響を与えることが明
らかになった。
面での反射波の信号取出しがノイズ信号も同時に検出す
るので前記反射波のみを正確に取出せなかったり、高周
波波形に微分を加えてもＳ／Ｎ比が向上しない等の不具
合が生じ、後の信号処理精度にも影響を与えることが明
らかになった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、上述
の如き問題点を改良すべく受信信号を広帯域及び狭帯域
の夫々の増幅器によって増幅し、間層界面での反射波を
含む部分を狭帯域増幅器によってＳ／Ｎ比良く取出す構
成とすることによって該反射波を明確にして合せ材又は
母材の肉厚を正確に７１１１１定することを可能とした
クラフト材の肉厚測定装置を提供することを目的とする
。
の如き問題点を改良すべく受信信号を広帯域及び狭帯域
の夫々の増幅器によって増幅し、間層界面での反射波を
含む部分を狭帯域増幅器によってＳ／Ｎ比良く取出す構
成とすることによって該反射波を明確にして合せ材又は
母材の肉厚を正確に７１１１１定することを可能とした
クラフト材の肉厚測定装置を提供することを目的とする
。
本発明に係るクラッド材の肉厚測定装置は、母材と合せ
材との接層構造を有するクラッド材の全厚及び母材厚又
は合せ材厚を超音波により測定する装置において、超音
波探触子と、該超音波探触子が受信した超音波反射波を
増幅する広帯域増幅器及び狭帯域増幅器と、前記広帯域
増幅器の出力より全厚に関する情報を、又前記狭帯域増
幅器の出力より母材厚又は合せ材厚に関する情報を夫々
抽出して、この結果に基づいて所要厚を算出する手段と
を具備することを特徴とする。
材との接層構造を有するクラッド材の全厚及び母材厚又
は合せ材厚を超音波により測定する装置において、超音
波探触子と、該超音波探触子が受信した超音波反射波を
増幅する広帯域増幅器及び狭帯域増幅器と、前記広帯域
増幅器の出力より全厚に関する情報を、又前記狭帯域増
幅器の出力より母材厚又は合せ材厚に関する情報を夫々
抽出して、この結果に基づいて所要厚を算出する手段と
を具備することを特徴とする。
超音波探触子によって受信される超音波反射波は広帯域
増幅器と狭帯域増幅器とによって夫々増幅され、広帯域
増幅器の出力からは全厚に関する情報が、狭帯域槽＠器
の出力からは母材厚及び合せ材厚に関する情報が夫々抽
出され、この結果に基づいてクランド材の全厚及び母材
厚又は合せ材厚が算出される。
増幅器と狭帯域増幅器とによって夫々増幅され、広帯域
増幅器の出力からは全厚に関する情報が、狭帯域槽＠器
の出力からは母材厚及び合せ材厚に関する情報が夫々抽
出され、この結果に基づいてクランド材の全厚及び母材
厚又は合せ材厚が算出される。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る肉厚測定装置（以下本発明装置と
いう）を測定対象のクラッド材と共に示す模式図である
。今、内面に合せ材を設けてなるクランド鋼管等を測定
対象クラッド材Ｃとすると、超音波探触子ｌは外周側の
母材Ｃ８側に臨ませるようにして使用されることになる
。探触子ｌは本発明の目的から母材Ｃ１と合せ材Ｃ２と
の積層界面での反射波（以下界面エコーという）を有効
に取出す必要があるのでビーム収束型のものを用い、ま
た分解能向上のためにショックウェーブ型のものが用い
られるｅ Ｉａは水、油等の接触媒質を母材Ｃ１と探触
子ｌとの間に介在させておくためのシューであって、探
触子ｌに嵌着されている。散逸していく接触媒質は給液
口１ｂから補充される。
いう）を測定対象のクラッド材と共に示す模式図である
。今、内面に合せ材を設けてなるクランド鋼管等を測定
対象クラッド材Ｃとすると、超音波探触子ｌは外周側の
母材Ｃ８側に臨ませるようにして使用されることになる
。探触子ｌは本発明の目的から母材Ｃ１と合せ材Ｃ２と
の積層界面での反射波（以下界面エコーという）を有効
に取出す必要があるのでビーム収束型のものを用い、ま
た分解能向上のためにショックウェーブ型のものが用い
られるｅ Ｉａは水、油等の接触媒質を母材Ｃ１と探触
子ｌとの間に介在させておくためのシューであって、探
触子ｌに嵌着されている。散逸していく接触媒質は給液
口１ｂから補充される。
なお超音波ビームの焦点が、予め知られている母材Ｃ，
の凡その厚さを考慮して母材９合せ材の界面に位置する
ように、探触子ｌ及びシュー１ａの仕様を選定しておく
。
の凡その厚さを考慮して母材９合せ材の界面に位置する
ように、探触子ｌ及びシュー１ａの仕様を選定しておく
。
この探触子ｌには従来装置同様にパルス発振回路２が違
っており、このパルス発振回路２により探触子ｌ内の振
動子が超音波を垂直に発する。そして表面、界面及び合
せ材Ｃ２の背面からの反射波は探触子１に捉えられ、受
信回路へ入っていく。
っており、このパルス発振回路２により探触子ｌ内の振
動子が超音波を垂直に発する。そして表面、界面及び合
せ材Ｃ２の背面からの反射波は探触子１に捉えられ、受
信回路へ入っていく。
本発明装置はこの受信回路に特徴を有している。
即ち探触子ｌの振動子の音電変換作用により得られた信
号は前置増幅器４にて増幅された後、広帯域増幅器５及
び狭帯域増幅器６へ入力される。
号は前置増幅器４にて増幅された後、広帯域増幅器５及
び狭帯域増幅器６へ入力される。
広帯域増幅器５は第２図＋ａｌに示す如く原波形に忠実
に増幅する。ここでＴは探触子ｌからの発振波、Ｓは母
材Ｃ１の表面からの反射波（以下表面エコーという）、
■は部材Ｃ１と合せ材Ｃ２との境界面からの反射波（以
下、境界面エコーという）、Ｂは合せ材Ｃ２の背面から
の反射波（以下、底面エコーという）の波形を夫々表わ
しており、表面エコーＳと境界面エコー■との大きさの
差は例えば全厚１０■−の５４５Ｃ（母材） 、 ５Ｕ
Ｓ３０４ （合せ材）クラッド材では６０ｄＢにも及び
表面エコーＳに対して境界面エコー■は極めて小さく
Ｓ／Ｎ比も悪い。そして超音波は材料中の伝播により結
晶粒界に散乱して減衰してゆくが、この散乱波がノイズ
エコーとならているものである。これは周波数に依存す
るもので、超音波の伝播と共に高周波成分が減衰し、低
周波成分が大き（なってゆく。そこで狭帯域増幅器６を
用いることによって特定部位の信号、即ち低周波成分中
の境界面エコーｉの出力信号を検出することが有効な手
段となるのである。
に増幅する。ここでＴは探触子ｌからの発振波、Ｓは母
材Ｃ１の表面からの反射波（以下表面エコーという）、
■は部材Ｃ１と合せ材Ｃ２との境界面からの反射波（以
下、境界面エコーという）、Ｂは合せ材Ｃ２の背面から
の反射波（以下、底面エコーという）の波形を夫々表わ
しており、表面エコーＳと境界面エコー■との大きさの
差は例えば全厚１０■−の５４５Ｃ（母材） 、 ５Ｕ
Ｓ３０４ （合せ材）クラッド材では６０ｄＢにも及び
表面エコーＳに対して境界面エコー■は極めて小さく
Ｓ／Ｎ比も悪い。そして超音波は材料中の伝播により結
晶粒界に散乱して減衰してゆくが、この散乱波がノイズ
エコーとならているものである。これは周波数に依存す
るもので、超音波の伝播と共に高周波成分が減衰し、低
周波成分が大き（なってゆく。そこで狭帯域増幅器６を
用いることによって特定部位の信号、即ち低周波成分中
の境界面エコーｉの出力信号を検出することが有効な手
段となるのである。
広帯域増幅器５の出力信号Ｔａｌはコンパレータ７へ入
力され、コンパレータ７は第２図（ａｌに示すように発
振波Ｔ２表面エコーＳ及び底面エコーＢのピークよりも
少し低いしきい値レベルＶｍ＋（［ｆｆｌ中一点鎖線）
がセットされており、このＶＴＲＩを超える信号中）を
論理回路１０へ出力する。論理回路１０は表面エコーＳ
が出力される時間よりも少し前に立上がり表面エコーＳ
の出力後、少しして立下がるゲート信号Ｇ１を、また底
面エコーＢが出力される時間よりも少し前ち立上がり底
面エコーＢの出力後、少しして立下がるゲート信号Ｇ２
を夫々予め発振波Ｔに同期し超音波伝播速度に基づいて
設定しておくことによって、Ｓ−８間のタイミングゲー
トＴＧ１を構成し、論理回路１２へ出力する。
力され、コンパレータ７は第２図（ａｌに示すように発
振波Ｔ２表面エコーＳ及び底面エコーＢのピークよりも
少し低いしきい値レベルＶｍ＋（［ｆｆｌ中一点鎖線）
がセットされており、このＶＴＲＩを超える信号中）を
論理回路１０へ出力する。論理回路１０は表面エコーＳ
が出力される時間よりも少し前に立上がり表面エコーＳ
の出力後、少しして立下がるゲート信号Ｇ１を、また底
面エコーＢが出力される時間よりも少し前ち立上がり底
面エコーＢの出力後、少しして立下がるゲート信号Ｇ２
を夫々予め発振波Ｔに同期し超音波伝播速度に基づいて
設定しておくことによって、Ｓ−８間のタイミングゲー
トＴＧ１を構成し、論理回路１２へ出力する。
一方、狭帯域増幅器６の出力信号（Ｃ１はコンパレータ
８へ入力される。コンパレータ８はｆｆ１２図（Ｃ１に
示すように予めクラッド材Ｃの凡その肉厚及び材質に基
づいて設定された時定数を持つ微分器９によって出力さ
れる。微分波形のしきい値Ｖ Ｔ）１２（図中、二点鎖
線）を超える信号（ｄｌを論理回路１１へ出力する。こ
こでＶ ＴＨ２を微分器９によって設定するのは前述し
た結晶粒界中への散乱波、つまりノイズエコーＮを含ま
せないようにするためであり、このことは散乱波の強度
が減衰現象に起因することに基づいている。これにより
界面エコーＩの検出の際のＳ／Ｎ比は良好となる。論理
回路１１は界面エコー■が出力される時間よりも少し前
に立上がり界面エコー！の出力後、少しして立下がるゲ
ート信号Ｇ３を前述のＧｌ、Ｇ２と同様に予め発振波Ｔ
に同期し超音波伝播速度に基づいて設定しておくことに
より、発振波Ｔから界面エコーＩまでのＴ−１間のタイ
ミングゲートＴＧ２を構成し、論理回路１２へ出力する
。
８へ入力される。コンパレータ８はｆｆ１２図（Ｃ１に
示すように予めクラッド材Ｃの凡その肉厚及び材質に基
づいて設定された時定数を持つ微分器９によって出力さ
れる。微分波形のしきい値Ｖ Ｔ）１２（図中、二点鎖
線）を超える信号（ｄｌを論理回路１１へ出力する。こ
こでＶ ＴＨ２を微分器９によって設定するのは前述し
た結晶粒界中への散乱波、つまりノイズエコーＮを含ま
せないようにするためであり、このことは散乱波の強度
が減衰現象に起因することに基づいている。これにより
界面エコーＩの検出の際のＳ／Ｎ比は良好となる。論理
回路１１は界面エコー■が出力される時間よりも少し前
に立上がり界面エコー！の出力後、少しして立下がるゲ
ート信号Ｇ３を前述のＧｌ、Ｇ２と同様に予め発振波Ｔ
に同期し超音波伝播速度に基づいて設定しておくことに
より、発振波Ｔから界面エコーＩまでのＴ−１間のタイ
ミングゲートＴＧ２を構成し、論理回路１２へ出力する
。
論理回路１２は前記Ｓ−８間のタイミングゲートＴＧｌ
、即ち全厚ゲートとＴ−１間のタイミングゲ−）ＴＧ２
、即ち界面ゲートとに基づいてその重複部分からＳ−１
間の母材厚ゲー） ＴＧ３を構成し、ＴＧＩとＴＧ３と
の差からＩ−８間の合せ材厚ゲートＴＧ４を構成する。
、即ち全厚ゲートとＴ−１間のタイミングゲ−）ＴＧ２
、即ち界面ゲートとに基づいてその重複部分からＳ−１
間の母材厚ゲー） ＴＧ３を構成し、ＴＧＩとＴＧ３と
の差からＩ−８間の合せ材厚ゲートＴＧ４を構成する。
そしてＴＧＩ、↑Ｇ３及びＴＧ４の各出力信号をタイム
アナログ変換回路からなる厚み変換回路１３へ出力する
。厚み変換回路１３は各入力信号ＴＧＩ、 ＴＧ３及び
ＴＧ４から全肉厚、母材厚及び合せ材厚に対応するアナ
ログ信号を出力する。
アナログ変換回路からなる厚み変換回路１３へ出力する
。厚み変換回路１３は各入力信号ＴＧＩ、 ＴＧ３及び
ＴＧ４から全肉厚、母材厚及び合せ材厚に対応するアナ
ログ信号を出力する。
畝上の如く構成された本発明装置による厚さ測定は従来
同様に探触子ｌを被測定物にシュー１ａが接するように
して臨ませることによって行われる。
同様に探触子ｌを被測定物にシュー１ａが接するように
して臨ませることによって行われる。
探触子１が発した超音波は同じく探触子ｌによって捉え
られ、上述の如き構成の受信系回路によって処理され、
広帯域増幅器５より全肉厚ゲートＴＧＩを、又狭帯域増
幅器６より界面ゲー） ＴＧ２を夫々求め論理回路１２
によって母材厚ゲー） ＴＧ３及び合せ材厚ゲー） Ｔ
Ｇ４を求め、厚み変換回路１３により各ゲート出力が厚
みに変換され、クラッド材Ｃの全肉厚、母材厚及び合せ
材厚が算出される。
られ、上述の如き構成の受信系回路によって処理され、
広帯域増幅器５より全肉厚ゲートＴＧＩを、又狭帯域増
幅器６より界面ゲー） ＴＧ２を夫々求め論理回路１２
によって母材厚ゲー） ＴＧ３及び合せ材厚ゲー） Ｔ
Ｇ４を求め、厚み変換回路１３により各ゲート出力が厚
みに変換され、クラッド材Ｃの全肉厚、母材厚及び合せ
材厚が算出される。
（効果〕
本発明に係るクラッド材の肉厚測定装置においては、母
材と合せ材との界面の反射波を狭帯域増幅器によって検
出し、これの微分波形と比較して界面エコーＩを求める
ため、結晶粒界中への散乱によるノイズの影響を受ける
ことなく正確に界面エコー■を検出でき、これに基づき
クラッド材の全肉厚、母材厚及び合せ材厚を正確に求め
ることが可能になる。そして本発明装置は超音波を利用
するものであるから、クランド材Ｃが非磁性体であって
も通用でき、また試料の全長、全面に亘る測定もスキャ
ンニングによりオンラインで行うことが可能であり、本
発明がクラッド鋼等の品質管理技術の向上に寄与する処
は多大である等、本発明は擾れた効果を奏する。
材と合せ材との界面の反射波を狭帯域増幅器によって検
出し、これの微分波形と比較して界面エコーＩを求める
ため、結晶粒界中への散乱によるノイズの影響を受ける
ことなく正確に界面エコー■を検出でき、これに基づき
クラッド材の全肉厚、母材厚及び合せ材厚を正確に求め
ることが可能になる。そして本発明装置は超音波を利用
するものであるから、クランド材Ｃが非磁性体であって
も通用でき、また試料の全長、全面に亘る測定もスキャ
ンニングによりオンラインで行うことが可能であり、本
発明がクラッド鋼等の品質管理技術の向上に寄与する処
は多大である等、本発明は擾れた効果を奏する。
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明装置のブロック図、第２図は各部の信号波形図であ
る。 ■・・・超音波探触子 ２・・・パルス発振回路５・
・・広帯域増幅７５６・・・狭帯域増幅器 ９・・・
微分型 １０．１１．１２・・・論理回路時 許 出
願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理士 河 野
登 失策 ２ 図
発明装置のブロック図、第２図は各部の信号波形図であ
る。 ■・・・超音波探触子 ２・・・パルス発振回路５・
・・広帯域増幅７５６・・・狭帯域増幅器 ９・・・
微分型 １０．１１．１２・・・論理回路時 許 出
願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理士 河 野
登 失策 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、母材と合せ材との積層構造を有するクラッド材の全
厚及び母材厚又は合せ材厚を超音波により測定する装置
において、 超音波探触子と、 該超音波探触子が受信した超音波反射波を 増幅する広帯域増幅器及び狭帯域増幅器と、前記広帯域
増幅器の出力より全厚に関する 情報を、又前記狭帯域増幅器の出力より母材厚又は合せ
材厚に関する情報を夫々抽出して、この結果に基づいて
所要厚を算出する手段とを具備することを特徴とするク
ラッド材の肉厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141797A JPH0678905B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | クラッド材の肉厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141797A JPH0678905B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | クラッド材の肉厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63305207A true JPS63305207A (ja) | 1988-12-13 |
| JPH0678905B2 JPH0678905B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=15300360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62141797A Expired - Lifetime JPH0678905B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | クラッド材の肉厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0678905B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0442012A (ja) * | 1990-06-06 | 1992-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | クラッド材の肉厚測定装置 |
| US5271274A (en) * | 1991-08-14 | 1993-12-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Thin film process monitoring techniques using acoustic waves |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55137305U (ja) * | 1979-03-23 | 1980-09-30 | ||
| JPS57154009A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Measurement of thickness of composite object composed of zirconium layer and zirconium alloy layer |
-
1987
- 1987-06-05 JP JP62141797A patent/JPH0678905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55137305U (ja) * | 1979-03-23 | 1980-09-30 | ||
| JPS57154009A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Measurement of thickness of composite object composed of zirconium layer and zirconium alloy layer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0442012A (ja) * | 1990-06-06 | 1992-02-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | クラッド材の肉厚測定装置 |
| US5271274A (en) * | 1991-08-14 | 1993-12-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Thin film process monitoring techniques using acoustic waves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0678905B2 (ja) | 1994-10-05 |
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