JP2001004355A - 板厚測定方法および装置 - Google Patents

板厚測定方法および装置

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JP2001004355A
JP2001004355A JP11177765A JP17776599A JP2001004355A JP 2001004355 A JP2001004355 A JP 2001004355A JP 11177765 A JP11177765 A JP 11177765A JP 17776599 A JP17776599 A JP 17776599A JP 2001004355 A JP2001004355 A JP 2001004355A
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JP
Japan
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thickness
measuring
evaluation
plate thickness
sheet
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JP11177765A
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Masahiro Koike
正浩 小池
Yuji Matsui
祐二 松井
Yoshiaki Nagashima
良昭 永島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】精度の良いオーバーラップ法を用いて板厚を測
定する場合において、オーバーラップ法での板厚測定が
難しくなることがある板厚急変部においても、板厚を測
定できる板厚測定方法および装置を提供する。 【解決手段】オーバーラップ法により板厚を測定し、該
板厚が予め設定している許容範囲(例えば設計板厚)か
ら外れた場合には、他の測定方法で板厚を測定する。ま
た、任意の測定位置における評価板厚と周囲の評価板厚
を比較し、周囲の評価板厚と異なる場合には、前記任意
の測定位置における評価板厚を、周囲の評価板厚の平均
値などとする。 【効果】測定精度が良いオーバーラップ法と他の測定方
法とを組合せることにより、急激な板厚変化部分でオー
バーラップ法による板厚評価が難しくなった場合におい
ても、板厚が評価できる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、音響を用いて材料
の厚さ(板厚)を測定する方法および装置に係わり、特
に、材料の減肉等を測定するのに好適な方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】音響を用いて板厚を測定する方法は、日
本工業規格(JIS)Z2355「超音波パルス反射法
による厚さ測定方法」等に記載されている。
【0003】材料中を伝わる音響の速度(音速)は、材
料固有のものであることから、音響が材料中を伝搬した
時間を測定することにより、伝搬時間tと音速vとの積
から、音響が伝搬した距離を求めることができる。図7
に示すように、材料1の表面に音響センサ2を設置し
て、該音響センサ2から音響3を送信し、該材料1の底
面で反射した音響3を、該音響センサ2で受信した場合
には、材料1の板厚Tを、式(1)から求めることがで
きる。
【0004】
【数1】T=v×t/2 (1) すなわち、音響を用いて板厚を測定することは、材料中
の伝搬時間tを測定すれば良いことになる。
【0005】図7(a)に示す体系においては、図7
(b)に示すような受信波形(RF信号とそれを処理し
た検波信号)が得られる。このような受信波形から、伝
搬時間を測定する方法には、音響を送信してから受信す
るまでの時間を測定する方法や、材料1の底面からの1
回目の反射波と2回目の反射波(3回目や4回目でも良
い)との時間差を測定する方法等がある。また、1回目
の反射波と2回目の反射波との時間差を測定する方法と
して、反射波(受信波)のピーク強度間の時間差を測定
する方法、受信波の立ち上がり時間差を測定する方法
(ゼロクロス法)や、予め設定した任意のしきい値を越え
た時間差を測定する方法がある。さらに、1回目と2回
目の反射波同士の相関係数が最も良くなるように、2回
目の反射波を時間軸上で移動させて、その移動量から伝
搬時間を測定する方法(オーバーラップ法)などがあ
る。一般的には、これらの測定方法のうち、1つの測定
法を用いて材料の板厚を測定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】オーバーラップ法は、
他の音速測定法に比べて、一般的に伝搬時間を精度良く
測定できる方法である。しかし、図8に示すように、板
厚が急激に変化している部分においては、材料1の厚い
部分からの反射波3a、薄い部分からの反射波3b、角
の部分からの反射波3cとが干渉して受信波形が乱れ
る。そのため、1回目と2回目の反射波同士の相関係数
が乱れ、伝搬時間差を精度良く測定されない場合があ
る。
【0007】本発明の目的は、精度の良いオーバーラッ
プ法を用いた場合において、板厚が急激に変化している
部分においても、板厚を測定できる板厚測定方法および
装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
め、オーバーラップ法により板厚を測定し、該板厚があ
らかじめ設定している許容範囲(例えば設計板厚)から
外れた場合には、他の測定法で伝搬時間を測定する。こ
れによって、オーバーラップ法で測定が難しい板厚変化
が急激な部分でも伝搬時間が測定でき、板厚を評価でき
る。
【0009】また、任意の測定位置における評価板厚と
周囲の評価板厚を比較し、周囲の評価板厚と異なる場合
には、前記任意の測定位置における評価板厚を、周囲の
評価板厚の平均値などとする。これによって、オーバー
ラップ法で測定が難しい板厚変化が急激な部分でも板厚
を評価できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例について
図面を用いて説明する。
【0011】図1は、本発明に係る板厚測定方法の一例
を示す図である。音響を送受信するためのセンサを目的
の測定開始位置に設置し(図1のステップ100)、音
響を送信および受信する(ステップ101)。次に受信
した音響波形(受信波形)を用いて、オーバーラップ法
により伝搬時間を算出し、式(1)に基づいて板厚を評
価する(ステップ102)。オーバーラップ法では、板
厚が急激に変化する部分で、板厚を正確に評価できない
場合があるので、オーバーラップ法での板厚評価結果が
間違っていないかどうかを判定するため、予め決めてお
いた許容範囲(例えば、設計板厚)を読み込む(ステッ
プ103)。評価した板厚と該許容範囲とを比較し(ス
テップ104)、もし、評価板厚が大きい場合には、ゼ
ロクロス法などの他の測定方法で板厚を評価する(ステ
ップ105)。板厚を評価後、予め決めておいた測定す
べき最終位置(最終測定位置)を読み込み(ステップ1
06)、現在の測定位置と最終測定位置とを比較する
(ステップ107)。最終測定位置に達していない場合
には、音響センサを次の測定位置に移動し(ステップ1
08)、ステップ101以下の流れを行う。
【0012】図2は、図1の板厚測定方法を実施するた
めの装置構成の一例をしました図である。図2におい
て、1は板厚を測定する材料(被検査体)である。音響
センサ2を材料1表面の目的の位置に設置する。送信器
4からの信号に基づいて、音響センサ2から材料1内に
音響3を送信する。材料1底面で反射した音響を該音響
センサ2および受信器5で受信する。受信した音響信号
(受信波形)を波形記憶器6に記憶する。オーバーラッ
プ法信号処理器7では、記憶した受信波形に基づいて、
材料1底面からのm回目の反射波とn回目の反射波との
時間差(例えば、m=1、n=2)を、オーバーラップ
法で測定し、材料1の音速と該時間差から板厚を評価す
る。オーバーラップ法による評価板厚を板厚比較器9に
送り、該板厚比較器9では、該評価板厚と予め許容範囲
記憶器8に記憶しておいた許容範囲とを比較する。オー
バーラップ法による評価板厚が該許容範囲内であれば、
板厚比較器9から、オーバーラップ法による評価板厚
が、切替え器11、測定位置比較器13を経由して表示
器14に送られる。測定位置比較器13では、駆動制御
器16から送られてくる現在の測定位置と、予め決めて
最終測定位置記憶器12に記憶しておいた最終測定位置
を比較し、現在の測定位置が最終測定位置に達していな
い場合には、駆動制御装置16、駆動機構15とによ
り、音響センサ2を次の測定位置に移動する。
【0013】オーバーラップ法による評価板厚が該許容
範囲外である場合には、板厚比較器9から、ゼロクロス
法信号処理器10に処理開始の信号、切替え器11にゼ
ロクロス法信号処理器10と表示器12とを接続する切
替え信号が送られる。ゼロクロス法信号処理器10で
は、該処理開始信号に基づいて、材料1底面からのm回
目の反射波とn回目の反射波との時間差(例えば、m=
1、n=2)を、ゼロクロス法で測定し、材料1の音速
と該時間差から板厚を評価する。ゼロクロス法による評
価板厚は、切替え器11を経由して表示器12に送られ
る。
【0014】表示器12では、材料1の断面図(横軸に
位置、縦軸に板厚を取って表示した図)等を表示させる
ことができる。
【0015】駆動機構15、駆動制御器16を設けず
に、音響センサ2を手動走査することも可能である。
【0016】図3は、図1の実施例に、現在の測定位置
における評価板厚を記憶するステップ(ステップ10
9)と、複数の測定位置における評価板厚を用いた特異
点除去処理(ステップ110)を追加した一実施例であ
る。この実施例は、ステップ105までは図1と同じで
ある。ステップ102もしくは105で評価した板厚
を、仮の板厚として記憶する(ステップ109)。最終
測定位置までの板厚評価が終了した後に、該仮の板厚を
用いて、特異点除去処理を実施して、各測定位置におけ
る板厚を決定する(ステップ110)。ステップ110
で実施する特異点除去処理としては、例えば、任意の測
定位置の板厚をTiが、その前後の測定位置での板厚Ti
-1、Ti+1と異なる場合には、特異点として除去してTi
=Ti-1とする方法や、前後数点の平均値から標準偏差
のn倍(n>0)以上異なる場合に特異点として除去し
て、Ti=(平均値)とする方法などがある。また、比
較データとして、前の数点、後ろの数点との比較でも良
い。さらに、Median Filterなどを用いて、特異点を除
去しても良い。
【0017】図4は、図3の板厚測定方法を実施するた
めの装置構成の一例をしました図である。図4中の1〜
16の番号は、図1と同じ装置を示す。オーバーラップ
法信号処理器7もしくはゼロクロス法信号処理器10で
評価した板厚を、現在の位置での仮の板厚として、板厚
記憶器17に、現在の測定位置とともに記憶する。駆動
制御器16から送られてくる現在の測定位置と、予め決
めて最終測定位置記憶器12に記憶しておいた最終測定
位置とを、測定位置比較器13で比較する。もし、現在
の測定位置が最終測定位置に達していない場合には、駆
動制御装置16、駆動機構15とにより、音響センサ2
を次の測定位置に移動する。最終測定位置に達した場合
には、特異点除去処理器18において、前後測定位置で
の板厚との比較などにより、特異点を除去する。
【0018】図3、4では、特異点除去処理を測定位置
比較の後に配置しているが、測定位置比較の前に配置し
て、特異点除去処理に必要な測定点数が終了したたびご
とに実施する構成にすることも可能である。
【0019】さらに、特異点除去処理を追加した場合に
は、オーバーラップ法による板厚評価のみを行い、他の
板厚評価方法を用いなくても、同様な効果が得られる。
すなわち、図5に示すように、ステップ103〜105
を省くことができ、図6に示すように、8〜11の装置
を省くことができる。これにより、処理や装置を簡素化
できる効果がある。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、オーバーラップ法と他
の測定方法とを組合せることにより、急激な板厚変化部
分でオーバーラップ法による板厚評価が難しくなった場
合においても、板厚が評価できる効果がある。
【0021】請求項3もしくは6によれば、オーバーラ
ップ法による板厚評価後に板厚の特異点を除去する処理
を実施することにより、急激な板厚変化部分でオーバー
ラップ法による板厚評価が難しくなった場合において
も、周囲の評価板厚から板厚を評価できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による板厚測定方法のフロー
チャート図である。
【図2】図1の板厚測定方法を実施するための装置構成
の系統図である。
【図3】本発明の他の実施例による板厚測定方法のフロ
ーチャート図である。
【図4】図3の板厚測定方法を実施するための装置構成
の系統図である。
【図5】本発明の他の実施例による板厚測定方法のフロ
ーチャート図である。
【図6】図5の板厚測定方法を実施するための装置構成
の系統図である。
【図7】音響による板厚測定の従来例を説明する図であ
る。
【図8】従来例における課題を説明する図である。
【符号の説明】
1…材料、2…音響センサ、3…音響、4…送信器、5
…受信器、6…波形記憶器、7…オーバーラップ法信号
処理器、8…許容範囲記憶器、9…板厚比較器、10…
ゼロクロス法信号処理器、11…切替え器、12…最終
測定位置記憶器、13…測定位置比較器、14…表示
器、15…駆動機構、16…駆動制御器、17…板厚記
憶器、18…特異点除去処理器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 良昭 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 Fターム(参考) 2F068 AA28 BB05 DD02 DD12 FF03 FF13 FF14 FF16 FF25 HH01 JJ11 KK12 QQ00 QQ14 QQ22 QQ27 QQ29 QQ41 RR01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響のパルス反射法を用いた板厚測定方
    法において、多重反射波を用いての伝搬時間測定法であ
    るオーバーラップ法による板厚測定と他の板厚測定方法
    とを組合せて板厚を測定することを特徴とした板厚測定
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の板厚測定方法において、
    他の板厚測定方法として、音響波形の2個のピーク強度
    間の時間差を用いた測定方法であることを特徴とした板
    厚測定方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の板厚測定方法において、
    他の板厚測定方法として、音響波形の2個の反射波の立
    ち上がり時間差を用いた測定方法であることを特徴とし
    た板厚測定方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の板厚
    測定方法において、板厚の特異点除去方法を設けたこと
    を特徴とした板厚測定方法。
  5. 【請求項5】 音響のパルス反射法を用いた板厚測定方
    法において、多重反射波を用いての伝搬時間測定法であ
    るオーバーラップ法による板厚測定と板厚の特異点除去
    方法とを組合せて板厚を測定することを特徴とした板厚
    測定方法。
  6. 【請求項6】 材料中へ音響を送信する手段と、前記材
    料中を伝搬してきた音響を受信する手段とを設け、受信
    信号から前記材料の板厚を測定する装置において、オー
    バーラップ法により板厚を評価する手段と、他の方法に
    より板厚を評価する手段と、オーバーラップ法での評価
    板厚と予め決めた許容範囲とを比較するための比較手段
    と、比較結果に基づいてオーバーラップ法による評価板
    厚と他の方法による評価板厚を切替える手段とを備えた
    ことを特徴とする板厚測定装置。
  7. 【請求項7】 請求項4記載の板厚測定装置において、
    測定位置における評価板厚を記憶する手段と、複数の評
    価板厚に基づいて板厚の特異点を除去する手段とを備え
    たことを特徴とする板厚測定装置。
  8. 【請求項8】 材料中へ音響を送信する手段と、前記材
    料中を伝搬してきた音響を受信する手段とを設け、受信
    信号から前記材料の板厚を測定する装置において、オー
    バーラップ法により板厚を評価する手段と、測定位置に
    おける評価板厚を記憶する手段と、複数の評価板厚に基
    づいて板厚の特異点を除去する手段とを備えたことを特
    徴とする板厚測定装置。
JP11177765A 1999-06-24 1999-06-24 板厚測定方法および装置 Pending JP2001004355A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228575A (ja) * 2001-02-01 2002-08-14 Asahi Eng Co Ltd タンク鋼板の腐食診断システム
CN113739728A (zh) * 2021-08-31 2021-12-03 华中科技大学 一种电磁超声回波声时计算方法及其应用

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JP2002228575A (ja) * 2001-02-01 2002-08-14 Asahi Eng Co Ltd タンク鋼板の腐食診断システム
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