JP2731622B2 - 超音波厚さ計 - Google Patents

超音波厚さ計

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嘉孝 吉山
興二 斎藤
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は例えば被検材へ向け超音波を入射し超音波
伝搬時間に基づいて被検材の厚さを測定する超音波厚さ
計、特に厚さ計の校正に関する。
[従来の技術] 第4図は従来の超音波厚さ計のブロック図であり、2
は測定信号を厚さ信号へ変換する信号変換器、3はA−
D変換器、4は厚さを表示する表示装置、11は音速設定
器、12はゼロ設定器、15は音速ならびにゼロ設定器から
の信号を変換する音速・ゼロ信号発生器、18は試験片、
19は超音波探触子である。
従来の超音波厚さ計は上記のように構成され、超音波
を送波する送信用探触子と被検材からの反射波を受波す
る受信用探触子が一体に構成された超音波探触子19が用
いられ、厚さ計本体には被検材の音速を設定する音速設
定器11やゼロ設定器12が付属されている。
通常被検材の厚さ測定に先立ち手動操作により厚さ計
の校正が行われる。測定対象の被検材と同じ音速で測定
レンジの最大ならびに最小寸法の厚さを持つ2種類の試
験片18(それぞれの厚さを校正レンジと言う)へ超音波
探触子19を交互に当接し、これに従い音速設定器11とゼ
ロ設定器12をそれぞれ調整して測定された厚さが所定精
度にて表示できるように繰返し行い、補正された音速設
定値とゼロ設定値を求めることにより超音波厚さ計が校
正される。
つぎに超音波探触子19を接触媒質を介して被検材へ当
接する。例えば平板状被検材の表面ならびに底面から反
射されたエコーは信号変換器2へ加えられ、被検材内超
音波伝搬時間の信号となる。この信号と、音速設定器11
とゼロ設定器12の補正された設定値を音速・ゼロ信号変
換器15を介し変換した音速信号とが信号変換器2におい
て積により厚さ信号となり電圧として出力され、A−D
変換器3でA/D変換され、そのデイジタル値が表示装置
4へ被検材の厚さとして表示される。
[発明が解決しようとする課題] 信号変換器2は例えば積分回路や定電流回路などから
構成され、これら電子回路は周囲の温度、湿度の環境条
件ならびに電源電圧の変化などの影響を受けて特性が変
化して厚さ測定の精度が劣化する。
測定精度向上のためには被検材と同じ材質で厚さの異
なる2種類の校正レンジの試験片18を再度交互に超音波
探触子19を当接し、対応する音速設定器11とゼロ設定器
12とを交互に調整して厚さを所定精度にて表示できるよ
う校正が行われるが校正には時間を要する、 特に高精度超音波厚さ計の校正においては繰返しの頻
度が増加して一層時間を要し、更に操作した習熟しない
と迅速な校正ができないという問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたも
ので、例え周囲の環境条件や電源電圧が変化しても、音
速設定器の設定値の補正を自動的に且つ迅速に行えて所
定の測定精度が容易に確保できる超音波厚さ計を得るこ
とを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る超音波厚さ計は、校正に係わる音速で
異なる厚さのものを伝搬した場合に相当する超音波伝搬
時間の信号を個別に発生する第1基準器と、校正に係わ
る音速を設定する基準音速設定器と、上記異なる厚さ信
号を個別に発生する第2基準器と、第1基準器と基準音
速設定器の両信号から得られた厚さ信号とこれに対応す
る第2基準器からの厚さ信号を比較し音速の補正係数を
演算する演算回路と、演算回路から出力された補正係数
を用いて被検材の設定された音速を補正する補正回路を
設けたものである。
[作用] この発明において、被検材の厚さ測定に先立って行わ
れる超音波厚さ計の校正は、校正に係わる音速で異なる
厚さのものを伝搬した場合に相当する超音波伝搬時間信
号を発生する第1基準器と基準音速設定器とから得られ
た厚さ信号と、第2基準器からの厚さ信号との比較に基
づいて得られた補正係数によって音速が補正されて実際
の被検材の音速が得られる。
音速の異なる被検材の厚さ測定には所定の音速を設定
するのみで試験片を用いた校正を要しない。
周囲の温度や湿度の環境条件ならびに電源電圧が変化
しても超音波厚さ計はこれらの影響を回避できるので、
測定精度や再現性が向上できる。
第1基準器からの超音波伝搬時間の信号は、環境条件
が変化しても安定しているため、試験片を用いた校正の
場合のように試験片の音速変化による超音波伝搬時間の
変化といったことがなく、高精度な校正が行える。
従って精度ならびに効率良く厚さ測定ができる。
[実施例] この発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、 図において、2、3、4、11、12、15、18、19は上記
従来厚さ計と同一であり、は校正レンジ毎即ち、校正
に係る音速で測定レンジの最大ならばに最小寸法の厚さ
のものを伝搬した場合に相当する超音波伝搬時間信号を
発生する第1基準器、5は校正に係わる音速を設定する
基準音速設定器、6は基準ゼロ設定器、は校正レンジ
毎の厚さ信号を発生する第2基準器、8は第1基準器
と基準音速設定器5から得られた厚さ信号と第2基準器
からの信号とを比較する演算回路、9は演算回路8か
らの補正係数により基準音速設定器5の音速を補正する
第1補正回路、10は記憶回路、13は音速設定器11の音速
を補正する第2補正回路、14は第1切換器、16は第2切
換器、17は音速表示器を示している。
上記のように構成された超音波厚さ計においては、厚
さ測定に先立って実施される構成において、第1基準器
は校正レンジに対応した超音波伝搬時間の信号を発生
する。
第2図は第1基準器の一実施例を示すブロック図であ
り、 21は第1校正レンジ、即ち校正に係わる音速で、測定
レンジの最大寸法を伝搬した場合に相当する超音波伝搬
時間信号を発生する第1基準信号発生器I、22は第2校
正レンジ、即ち校正に係わる音速で測定レンジの最小寸
法を伝搬した場合に相当する超音波伝搬時間信号を発生
する第1基準信号発生器II、23は第3切換器を示してい
る。
第3図は第2基準器の一実施例を示すブロック図であ
り、 24は第1校正レンジの厚さ信号、即ち測定レンジの最
大寸法の信号を発生する第2基準信号発生器I、25は第
2校正レンジの厚さ信号、即ち測定レンジの最小寸法の
信号を発生する第2基準信号発生器II、23は第1基準器
内の切換器23と互いに連動する第3切換器である。
第1基準器において第3切換器23により選択された
第1基準信号発生器I 21からの第1校正レンジに対応す
る超音波伝搬時間信号は、信号変換器2へ加えられ基準
音速設定器5からの音速との積により得られた厚さ信号
が電圧として出力され、A−D変換器3を経てデイジタ
ル値となり表示装置4へ表示される。
上記A−D変換器3の出力は第2基準器内の第3切
換器23により選択された第2基準信号発生器I 24からの
第1校正レンジの厚さ信号と共に演算回路8へも加えら
れ、両者の厚さが比較される。
次に第1基準器ならびに第2基準器内の第3切換
器23が作動して、第1基準信号発生器II 22ならびに第
2基準信号発生器II 25が選択されて上記と同様の動作
が行われ、A−D変換器3の出力と第2基準信号発生器
II 25からの第2校正レンジの厚さ信号が演算回路8へ
加えられ、両者の厚さが比較される。
演算回路8では、上記第1校正レンジ及び第2校正レ
ンジの比較結果から、基準音速設定器5の音速の補正係
数と、基準ゼロ設定器6の設定値の補正値が求められ、
音速の補正係数はラッチ回路などが用いられた記憶回路
10に記憶される。この補正係数により基準音速設定器5
の設定値は第1補正回路9にて補正される。
周囲の温度ならびに湿度などに関する環境条件や電源
電圧の変動による信号変換器2などの特性が変化して
も、上記校正の実施により補正係数が修正されてこれら
の影響が回避でき精度ならびに再現性のすぐれた厚さ測
定が行える。
上記校正を行った後、さらに、被検材の厚さに近い厚
さを持つ試験片による校正を行って精度をあげる場合に
は、校正動作は下記のとおり行われる。
試験片の寸法による校正レンジL0は、 L0=K1K0×t0×c0=K×t0×c0 t:校正レンジにおける超音波伝搬時間、c0:試験片の
基準音速、K、K1、K0は補正係数、K0は既に記憶回路10
に記憶された補正係数を示している。
K=L0/t0×c0 上式より補正係数が得られ記憶回路10へ保持される。
被検材の厚さ測定においてその音速が既知のとき、音
速設定器11を被検材の音速cxに設定して、被検材へ接触
媒質を介して超音波探触子19を当接すると厚さLxが、 Lx=K×tx×cx として自動的に測定できる。このとき音速校正は不要で
ある。
また被検材の音速が不明のときは、被検材と同一材質
で測定レンジが異なる2種類の試験片18を用いて音速設
定器11ならびにゼロ設定器12の設定値の調整を交互に行
い、音速設定器11からの音速は記憶回路10からの補正係
数により第2補正回路13にて補正された実際の音速が得
られ、第1切換器14と音速・ゼロ信号発生器15を経て信
号変換器2へ加えられて、超音波探触子19による被検材
の超音波伝搬時間とから超音波厚さ計が校正され、精度
や再現性のすぐれた厚さ測定が行える。
また複数の測定レンジを備えた超音波厚さ計において
は、各測定レンジ毎の超音波伝搬時間信号を用いて校正
された上記補正係数及びゼロ点を予め記憶しておくと、
測定レンジ変更の都度校正を行う必要がない。
音速表示器17は第2切換器16を「測定」にすると音速
設定器11の設定値が、また「音速」にすると補正された
実際の音速をそれぞれ表示する。
音速で既知の他の被検材の厚さ測定は音速設定器11を
所定の音速に設定するのみで音速校正を行うことなく迅
速に厚さ測定が行える。
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、第1基準器ならびに
基準音速設定器と第2基準とからの信号により補正係数
を得る演算回路と音速設定値を補正する補正回路を設け
る簡単な構成により、 被検材の音速を設定すると自動的に補正された音速に
よる厚さ測定が行える。
試験片を用いた校正を省略することが可能になり、自
動的に且つ迅速に校正を行うことが可能になる。
校正を行うと温度・湿度の環境条件や電源電圧の変動
による特性変化が回避され精度ならびに再現性が向上で
きる。
第1基準器からの超音波伝搬時間の信号は、環境条件
が変化しても安定しているため、試験片を用いた校正の
場合のように試験片の音速変化による超音波伝搬時間の
変化といったことがなく、高精度な校正が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1基準器の一実施例を示すブロック図、第3図は第
2基準器の一実施例を示すブロック図、第4図は従来の
超音波厚さ計のブロック図である。 図において、は第1基準器、5は基準音速設定器、6
は基準ゼロ設定器、は第2基準器、8は演算回路、9
は第1補正回路、10は記憶回路、13は第2補正回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検材に超音波を入射し被検材内超音波伝
    搬時間と設定された音速に基づいて被検材の厚さを測定
    する超音波厚さ計において、 校正に係わる音速で異なる厚さのものを伝搬した場合に
    相当する超音波伝搬時間の信号を個別に発生する第1基
    準器と、上記校正に係わる音速を設定する基準音速設定
    器と、上記異なる厚さ信号を個別に発生する第2基準器
    と、上記第1基準器と上記基準音速設定器の両信号から
    得られた厚さ信号とこれに対応する第2基準器からの厚
    さ信号を比較し音速の補正係数を演算する演算回路と、
    上記演算回路から出力された補正係数を用いて被検材の
    前記設定された音速を補正する補正回路とを備えたこと
    を特徴とする超音波厚さ計。
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