JP3417932B2 - 超音波厚さ計 - Google Patents
超音波厚さ計Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗膜などのコーテ
ィングを表面に施した金属材料などの厚さを超音波で計
測する超音波厚さ計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図３は超音波厚さ計の概念を示す概略図
であって、塗膜などのコーティング１を表面に施した鋼
材などの金属材料２の厚さｘを超音波で測定する場合、
コーティング１の表面から同一寸法を保って離れている
一対の振動子３，４を音響分割面５により区画して備え
た分割型の超音波探触子６を使用し、超音波探触子６の
先端部を金属材料２のコーティング１表面に接触させて
一方の振動子３から超音波のパルスを発信し、金属材料
２の表面（コーティング１と金属材料２との境界面）で
反射したエコーＳ1 が発信側の振動子３に受信されてか
ら、金属材料２の底面で反射したエコーＢが他方の振動
子４に受信されるまでの間の時間を計測し、その計測時
間に基づいて金属材料２の厚さｘを算出することが行わ
れている。 【０００３】この場合、金属材料２の表面で反射したエ
コーＳ1 は、比較的浅い位置で反射することになるの
で、発信側の振動子３に向けて戻って来るようになる
が、金属材料２の底面で反射したエコーＢは、比較的深
い位置で反射することになるので、音響分割面５により
分割された他方の振動子４に向けて戻って来るようにな
る。 【０００４】しかしながら、前述した発信側の振動子３
で受信されるエコーは、金属材料２の表面で反射したエ
コーＳ1 だけでなく、コーティング１の表面で反射した
エコーＳなど（これ以外にもコーティング１内の積層部
分で反射したエコーや二次反射エコーなどがある）も受
信されるので、適当なしきい値を設定して該しきい値を
超えたエコーだけを金属材料２の表面で反射したエコー
Ｓ1 であるとして識別する必要がある。 【０００５】ところが、コーティング１の表面状態が悪
いためにコーティング１の表面で反射したエコーＳが大
きくなってしまったような場合や、コーティング１が厚
いために金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が減衰
して小さくなってしまったような場合に、コーティング
１の表面で反射したエコーＳが先行してしきい値を超え
てしまい、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が受
信されるよりも早く時間の計測が開始されるという誤動
作が起こり、金属材料２の正確な厚さｘを安定して測定
できないことが考えられる。 【０００６】そこで従来から使用されている超音波厚さ
計では、図４に示すように分割型の超音波探触子６の一
方の振動子３に、該一方の振動子３から超音波のパルス
を発信させるための電気パルスを印加する送信パルス発
生器７を接続し、該送信パルス発生器７は、電気パルス
の印加タイミングに応じてスタート信号８を出力するよ
うにしている。 【０００７】また、前記超音波探触子６の一方の振動子
３には、コーティング１の表面から金属材料２の表面ま
での間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記
一方の振動子３に受信された時にリセット信号９を出力
する第一の超音波受信器１０を接続し、他方、前記超音
波探触子６の他方の振動子４には、金属材料２の底面で
反射したエコーＢが受信された時にストップ信号１１を
出力する第二の超音波受信器１２を接続している。 【０００８】そして、前述したスタート信号８、リセッ
ト信号９、ストップ信号１１の夫々は計測カウンタ１３
に入力して、該計測カウンタ１３は、前記スタート信号
８により計時を開始して前記リセット信号９が入力され
る毎に計時開始のリセットを繰り返しながら計時を行
い、且つ前記ストップ信号１１により計時を停止するよ
うにしている。 【０００９】更に、前記計測カウンタ１３には、該計測
カウンタ１３による最終的な計測開始から計測停止まで
の間に計測された時間に基づき金属材料２の厚さｘを算
出する演算器１４を接続し、演算器１４には、算出され
た金属材料２の厚さｘを数字などで表示する表示器１５
を接続している。 【００１０】そして、コーティング１を表面に施した金
属材料２の厚さｘを超音波で測定する際に、送信パルス
発生器７により超音波探触子６の一方の振動子３に電気
パルスを印加して超音波のパルスを発信すると、送信パ
ルス発生器７から電気パルスの印加タイミングに応じて
スタート信号８が出力され、計測カウンタ１３にて計時
が開始される。 【００１１】これにより、例えばコーティング１の表面
で反射したエコーＳが超音波探触子６の一方の振動子３
に戻り、そのエコーＳが所定のしきい値を超えて前記一
方の振動子３に受信されると、第一の超音波受信器１０
からリセット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力さ
れ、これに続いて、金属材料２の表面で反射したエコー
Ｓ1 が超音波探触子６の一方の振動子３に戻り、そのエ
コーＳ1 が所定のしきい値を超えて前記一方の振動子３
に受信されると、第一の超音波受信器１０から再びリセ
ット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力される。 【００１２】ここで、計測カウンタ１３においては、リ
セット信号９が入力される毎に計時開始のリセットが繰
り返されながら計時が行われるが、金属材料２の底面で
反射したエコーＢが超音波探触子６の他方の振動子４に
受信されると、第二の超音波受信器１２からストップ信
号１１が出力されて計測カウンタ１３の計時が停止され
るので、該計測カウンタ１３による最終的な計時開始か
ら計時停止までの間に計測された時間に基づいて、演算
器１４にて金属材料２の厚さｘが算出され、その算出さ
れた金属材料２の厚さｘが表示器１５に数字などで表示
される。 【００１３】図５は、以上に述べた従来例における各種
の信号波形を時間軸を合わせてタイムチャート形式で示
したグラフであり、図中の上から一番目のものは、超音
波探触子６の発信側になる一方の振動子３における信号
波形を示し、上から二番目のものは、超音波探触子６の
受信側になる他方の振動子４における信号波形を示し、
上から三番目のものは、第一の超音波受信器１０から出
力されるリセット信号９の波形を示し、上から四番目の
ものは、第二の超音波受信器１２から出力されるストッ
プ信号１１の波形を示している。 【００１４】この図５から明かなように、一方の振動子
３にて超音波のパルスＴが発信されてから、コーティン
グ１の表面で反射したエコーＳと、金属材料２の表面で
反射したエコーＳ1 とが一方の振動子３で順次受信され
るが、これらのエコーＳ，Ｓ 1 が一方の振動子３で受信
される毎に第一の超音波受信器１０にてリセット信号９
が出力され、他方の振動子４にて金属材料２の底面で反
射したエコーＢが受信される時に、第二の超音波受信器
１２にてストップ信号１１が出力されるようになってお
り、その結果として、金属材料２の表面で反射したエコ
ーＳ1 が受信されてからストップ信号１１が出力される
までの間の時間ｔが計測されるのである。 【００１５】従って、前記した図４の装置によれば、金
属材料２の表面で反射したエコーＳ 1 が、コーティング
１の表面で反射したエコーＳよりも小さくなっても、コ
ーティング１の表面で反射したエコーＳが超音波探触子
６の一方の振動子３に受信された後、金属材料２の表面
で反射したエコーＳ1 が前記一方の振動子３に最後に受
信されて、計時がリセットされて初めからカウントしな
おされるので、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1
が前記一方の振動子３に受信されてから金属材料２の底
面で反射したエコーＢが他方の振動子４に受信されるま
での間の時間が確実に計測されることになり、これによ
り金属材料２の厚さｘを測定することが可能になる。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方の
振動子３では、上述したコーティング１の表面で反射し
たエコーＳと、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1
とが受信されるのみでなく、図４に示すように金属材料
２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエコーＳ2
が受信されることもある。 【００１７】従来の超音波探触子６では、一対の振動子
３，４は双方とも超音波探触子６の先端部から内部へ同
じ寸法で配置されているため、一方の振動子３に金属材
料２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエコーＳ
2 が受信された際には、同時に他方の振動子４にも金属
材料２の底面で反射したエコーＢが受信される。 【００１８】このように、所定のしきい値を超えるエコ
ーＳ2 が一方の振動子３に受信されると、第一の超音波
受信器１０からリセット信号９が計測カウンタ１３に向
けて出力され、これと同時に、金属材料２の底面で反射
したエコーＢが超音波探触子６の他方の振動子４に受信
されると、第二の超音波受信器１２からストップ信号１
１が出力される。図６はこの状態の信号波形を時間軸を
合わせてタイムチャート形式で示したグラフであり、計
測カウンタ１３には、計時を開始するリセット信号９と
計時を停止するストップ信号１１とが同時に入力され、
計時開始から計時停止までの間に計測された時間は０に
なって、金属材料２の厚さｘを測定することができなく
なる。 【００１９】本発明は、上述の実情に鑑みてなしたもの
で、コーティングのある金属材料の正確な厚さを安定し
て測定し得るようにすることを目的としている。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明は、コーティング
を表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する超音
波厚さ計であって、一対の振動子を音響分割面により区
画して備えた超音波探触子と、該超音波探触子の一方の
振動子に超音波のパルスを発信させるための電気パルス
を印加し且つその印加タイミングに応じたスタート信号
を出力する送信パルス発生器と、コーティングの表面か
ら金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のし
きい値を超えて前記超音波探触子の一方の振動子に受信
された時にリセット信号を出力する第一の超音波受信器
と、金属材料の底面で反射したエコーが前記超音波探触
子の他方の振動子に受信された時にストップ信号を出力
する第二の超音波受信器と、前記スタート信号により計
時を開始して前記リセット信号が入力される毎に計測開
始のリセットを繰り返しながら計時を行い且つ前記スト
ップ信号により計時を停止する計測カウンタと、該計測
カウンタによる最終的な計測開始から計測停止までの間
に計測された時間に基づき金属材料の厚さを算出する演
算器と、を備えた超音波厚さ計において、前記一方の振
動子を超音波探触子の先端部から遠ざけると共に前記他
方の振動子を超音波探触子の先端部に接近させ、前記ス
トップ信号が出力された時に前記リセット信号が計測カ
ウンタに入力されるのを遮断するゲート回路を前記第一
の超音波受信器と計測カウンタとの間に設けたことを特
徴とするものである。 【００２１】而して、このような超音波厚さ計によれ
ば、コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音
波で測定する際に、送信パルス発生器により超音波探触
子の一方の振動子に電気パルスを印加して超音波のパル
スを発信すると、金属材料の表面で反射したエコーが一
方の振動子に受信されて計時が開始された後、金属材料
の底面で反射したエコーは、先に他方の振動子に受信さ
れた後、やや遅れて一方の振動子に受信される。このた
め、一方の振動子にエコーが受信される前に、他方の振
動子に受信された金属材料の底面で反射したエコーによ
り第二の超音波受信器からストップ信号が出力されて金
属材料の厚さの測定が完了し、同時にリセット信号が計
測カウンタに入力されるのがゲート回路により遮断さ
れ、不要な計測開始を繰り返すことが回避される。 【００２２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 【００２３】図１は本発明の実施の形態の一例を示すブ
ロック図であり、図４と同一の符号を付した部分は同一
物を表している。 【００２４】図１に示す如く本発明の実施の形態におい
ては、超音波探触子６の一方の振動子３の配置位置を、
超音波探触子６の先端部１６から遠ざけて奥深い位置と
し、他方の振動子４の配置位置を、超音波探触子６の先
端部１６に接近させて浅い位置とし、一方の振動子３の
超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ1 を、他方の
振動子４の超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ2
よりも大きくしている。 【００２５】更に、リセット信号９を出力する第一の超
音波受信器１０と計時を行う計測カウンタ１３との間に
ゲート回路１７を設け、第二の超音波受信器１２が出力
するストップ信号１１を、計測カウンタ１３に入力する
と同時にゲート回路１７にも入力するようにしている。 【００２６】ゲート回路１７は、第二の超音波受信器１
２からのストップ信号１１が入力されている間は第一の
超音波受信器１０と計測カウンタ１３との間を遮断し
て、第一の超音波受信器１０からのリセット信号９が計
測カウンタ１３に入力されないようにし、第二の超音波
受信器１２からのストップ信号１１が入力されていない
時には第一の超音波受信器１０と計測カウンタ１３との
間を接続して、第一の超音波受信器１０からのリセット
信号９が計測カウンタ１３に入力されるようにする。こ
のとき、ゲート回路１７によるリセット信号９の遮断を
解除する方法としては、送信パルス発生器７からのスタ
ート信号８を解除信号８’として用いてもよく、また、
ストップ信号１１の時間長さを設定しても良い。 【００２７】図１に示す実施の形態の、上述した超音波
探触子６における一方の振動子３と他方の振動子４との
位置を変えた点と、ゲート回路１７を設け点とを除いた
他の構成においては、図４に示す従来の超音波厚さ計と
略同じ構成であって、一方の振動子３には、超音波のパ
ルスを発信させるための電気パルスを印加する送信パル
ス発生器７と、コーティング１の表面から金属材料２の
表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超え
て受信された時にリセット信号９を出力する第一の超音
波受信器１０とを接続し、送信パルス発生器７は電気パ
ルスの印加タイミングに応じてスタート信号８を出力す
るようにしている。他方の振動子４には、金属材料２の
底面で反射したエコーＢが受信された時にストップ信号
１１を出力する第二の超音波受信器１２を接続し、計測
カウンタ１３は、スタート信号８により計時を開始し
て、リセット信号９がゲート回路１７を通って入力され
る毎に計時開始のリセットを繰り返しながら計時を行
い、且つストップ信号１１により計時を停止するように
している。そして、計測カウンタ１３には、該計測カウ
ンタ１３による最終的な計測開始から計測停止までの間
に計測された時間に基づき金属材料２の厚さｘを算出す
る演算器１４を接続し、演算器１４には、算出された金
属材料２の厚さｘを数字などで表示する表示器１５を接
続している。 【００２８】次に、上述した図１に示す実施の形態の作
用を説明する。 【００２９】コーティング１を表面に施した金属材料２
の厚さｘを超音波で測定するため、送信パルス発生器７
により超音波探触子６の一方の振動子３に電気パルスを
印加して超音波のパルスを発信すると、送信パルス発生
器７から電気パルスの印加タイミングに応じてスタート
信号８が出力され、計測カウンタ１３にて計時が開始さ
れる。そして図２のタイムチャート形式で示したグラフ
に示すように、一方の振動子３にて超音波のパルスＴが
発信されてから、コーティング１の表面で反射したエコ
ーＳと、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 とが一
方の振動子３で順次受信されるが、これらのエコーＳ，
Ｓ1 が一方の振動子３で受信される毎に第一の超音波受
信器１０にてリセット信号９が出力され、他方の振動子
４にて金属材料２の底面で反射したエコーＢが受信され
る時に、第二の超音波受信器１２にてストップ信号１１
が出力され、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が
受信されてからストップ信号１１が出力されるまでの間
の時間ｔが計測カウンタ１３で計測される。この際、第
二の超音波受信器１２からストップ信号１１が出力され
るまでの間は、ゲート回路１７は第一の超音波受信器１
０と計測カウンタ１３との間を接続しているため、計測
カウンタ１３は、金属材料２の表面で反射したエコーＳ
1 が受信されてからストップ信号１１が出力されるまで
の間の時間ｔの計測が可能である。 【００３０】第二の超音波受信器１２からストップ信号
１１が出力されて計測カウンタ１３の計時が停止される
時には、ゲート回路１７にもストップ信号１１が入力さ
れ、第一の超音波受信器１０と計測カウンタ１３との間
を遮断する。このようにして計測カウンタ１３の計時が
停止され、計測カウンタ１３による最終的な計時開始か
ら計時停止までの間に計測された時間ｔに基づいて、演
算器１４にて金属材料２の厚さｘが算出され、その算出
された金属材料２の厚さｘが表示器１５に数字などで表
示される。このとき、一方の振動子３と他方の振動子４
との超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ1 ，Ｌ2
の差分の補正を行って、金属材料２の真の厚さｘが求め
られる。 【００３１】他方の振動子４にて金属材料２の底面で反
射したエコーＢが受信される時に、一方の振動子３にも
金属材料２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエ
コーＳ2 が受信されることがあった際には、一方の振動
子３と他方の振動子４との超音波探触子６の先端部１６
からの距離Ｌ1 ，Ｌ2 が相違するため、他方の振動子４
におけるエコーＢの受信が先に行われ、微少な時間差を
おいて一方の振動子３における所定のしきい値を超える
エコーＳ2 が受信されることになる。 【００３２】しかしながら、上述したように他方の振動
子４に金属材料２の底面で反射したエコーＢが受信され
た時には、図２に示すようにストップ信号１１により計
時を停止して、計測カウンタ１３は最終的な計測開始か
ら計測停止までの間の時間を計測し終えて、演算器１４
は金属材料２の厚さｘの算出をすることが可能である。
従って、所定のしきい値を超えるエコーＳ2 が一方の振
動子３に受信された時には、ストップ信号１１によりゲ
ート回路１７が、第一の超音波受信器１０と計測カウン
タ１３との間を遮断した直後であるため、所定のしきい
値を超えるエコーＳ2 が一方の振動子３に受信されて第
一の超音波受信器１０がリセット信号９を出力しても、
このリセット信号９はゲート回路１７で遮断され、計測
カウンタ１３には入力しない。このため計測カウンタ１
３は、所定のしきい値を超えるエコーＳ2 が一方の振動
子３に受信されたことによるリセットを行うことがな
く、金属材料２の底面で反射したエコーＢが他方の振動
子４で受信された時のストップ信号１１により、計測カ
ウンタ１３は最終的な計測開始から計測停止までの間の
時間を計測し、演算器１４は金属材料２の厚さｘの算出
をすることができ、所定のしきい値を超えるエコーＳ2
が一方の振動子３に受信されたことによる支障は生じな
い。 【００３３】 【発明の効果】本発明は、金属材料の底面で反射したエ
コーは、先に他方の振動子に受信された後にやや遅れて
一方の振動子に受信されるため、一方の振動子に底面で
反射したエコーが受信される前に、他方の振動子に受信
された底面で反射したエコーにより第二の超音波受信器
からストップ信号が出力されて金属材料の厚さの測定を
完了し、同時にゲート回路によってリセット信号が計測
カウンタに入力されるのが遮断されるので不要な計測開
始を繰り返すことがなく、コーティングのある金属材料
の厚さを正確に安定して測定できる効果がある。
ィングを表面に施した金属材料などの厚さを超音波で計
測する超音波厚さ計に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図３は超音波厚さ計の概念を示す概略図
であって、塗膜などのコーティング１を表面に施した鋼
材などの金属材料２の厚さｘを超音波で測定する場合、
コーティング１の表面から同一寸法を保って離れている
一対の振動子３，４を音響分割面５により区画して備え
た分割型の超音波探触子６を使用し、超音波探触子６の
先端部を金属材料２のコーティング１表面に接触させて
一方の振動子３から超音波のパルスを発信し、金属材料
２の表面（コーティング１と金属材料２との境界面）で
反射したエコーＳ1 が発信側の振動子３に受信されてか
ら、金属材料２の底面で反射したエコーＢが他方の振動
子４に受信されるまでの間の時間を計測し、その計測時
間に基づいて金属材料２の厚さｘを算出することが行わ
れている。 【０００３】この場合、金属材料２の表面で反射したエ
コーＳ1 は、比較的浅い位置で反射することになるの
で、発信側の振動子３に向けて戻って来るようになる
が、金属材料２の底面で反射したエコーＢは、比較的深
い位置で反射することになるので、音響分割面５により
分割された他方の振動子４に向けて戻って来るようにな
る。 【０００４】しかしながら、前述した発信側の振動子３
で受信されるエコーは、金属材料２の表面で反射したエ
コーＳ1 だけでなく、コーティング１の表面で反射した
エコーＳなど（これ以外にもコーティング１内の積層部
分で反射したエコーや二次反射エコーなどがある）も受
信されるので、適当なしきい値を設定して該しきい値を
超えたエコーだけを金属材料２の表面で反射したエコー
Ｓ1 であるとして識別する必要がある。 【０００５】ところが、コーティング１の表面状態が悪
いためにコーティング１の表面で反射したエコーＳが大
きくなってしまったような場合や、コーティング１が厚
いために金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が減衰
して小さくなってしまったような場合に、コーティング
１の表面で反射したエコーＳが先行してしきい値を超え
てしまい、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が受
信されるよりも早く時間の計測が開始されるという誤動
作が起こり、金属材料２の正確な厚さｘを安定して測定
できないことが考えられる。 【０００６】そこで従来から使用されている超音波厚さ
計では、図４に示すように分割型の超音波探触子６の一
方の振動子３に、該一方の振動子３から超音波のパルス
を発信させるための電気パルスを印加する送信パルス発
生器７を接続し、該送信パルス発生器７は、電気パルス
の印加タイミングに応じてスタート信号８を出力するよ
うにしている。 【０００７】また、前記超音波探触子６の一方の振動子
３には、コーティング１の表面から金属材料２の表面ま
での間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記
一方の振動子３に受信された時にリセット信号９を出力
する第一の超音波受信器１０を接続し、他方、前記超音
波探触子６の他方の振動子４には、金属材料２の底面で
反射したエコーＢが受信された時にストップ信号１１を
出力する第二の超音波受信器１２を接続している。 【０００８】そして、前述したスタート信号８、リセッ
ト信号９、ストップ信号１１の夫々は計測カウンタ１３
に入力して、該計測カウンタ１３は、前記スタート信号
８により計時を開始して前記リセット信号９が入力され
る毎に計時開始のリセットを繰り返しながら計時を行
い、且つ前記ストップ信号１１により計時を停止するよ
うにしている。 【０００９】更に、前記計測カウンタ１３には、該計測
カウンタ１３による最終的な計測開始から計測停止まで
の間に計測された時間に基づき金属材料２の厚さｘを算
出する演算器１４を接続し、演算器１４には、算出され
た金属材料２の厚さｘを数字などで表示する表示器１５
を接続している。 【００１０】そして、コーティング１を表面に施した金
属材料２の厚さｘを超音波で測定する際に、送信パルス
発生器７により超音波探触子６の一方の振動子３に電気
パルスを印加して超音波のパルスを発信すると、送信パ
ルス発生器７から電気パルスの印加タイミングに応じて
スタート信号８が出力され、計測カウンタ１３にて計時
が開始される。 【００１１】これにより、例えばコーティング１の表面
で反射したエコーＳが超音波探触子６の一方の振動子３
に戻り、そのエコーＳが所定のしきい値を超えて前記一
方の振動子３に受信されると、第一の超音波受信器１０
からリセット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力さ
れ、これに続いて、金属材料２の表面で反射したエコー
Ｓ1 が超音波探触子６の一方の振動子３に戻り、そのエ
コーＳ1 が所定のしきい値を超えて前記一方の振動子３
に受信されると、第一の超音波受信器１０から再びリセ
ット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力される。 【００１２】ここで、計測カウンタ１３においては、リ
セット信号９が入力される毎に計時開始のリセットが繰
り返されながら計時が行われるが、金属材料２の底面で
反射したエコーＢが超音波探触子６の他方の振動子４に
受信されると、第二の超音波受信器１２からストップ信
号１１が出力されて計測カウンタ１３の計時が停止され
るので、該計測カウンタ１３による最終的な計時開始か
ら計時停止までの間に計測された時間に基づいて、演算
器１４にて金属材料２の厚さｘが算出され、その算出さ
れた金属材料２の厚さｘが表示器１５に数字などで表示
される。 【００１３】図５は、以上に述べた従来例における各種
の信号波形を時間軸を合わせてタイムチャート形式で示
したグラフであり、図中の上から一番目のものは、超音
波探触子６の発信側になる一方の振動子３における信号
波形を示し、上から二番目のものは、超音波探触子６の
受信側になる他方の振動子４における信号波形を示し、
上から三番目のものは、第一の超音波受信器１０から出
力されるリセット信号９の波形を示し、上から四番目の
ものは、第二の超音波受信器１２から出力されるストッ
プ信号１１の波形を示している。 【００１４】この図５から明かなように、一方の振動子
３にて超音波のパルスＴが発信されてから、コーティン
グ１の表面で反射したエコーＳと、金属材料２の表面で
反射したエコーＳ1 とが一方の振動子３で順次受信され
るが、これらのエコーＳ，Ｓ 1 が一方の振動子３で受信
される毎に第一の超音波受信器１０にてリセット信号９
が出力され、他方の振動子４にて金属材料２の底面で反
射したエコーＢが受信される時に、第二の超音波受信器
１２にてストップ信号１１が出力されるようになってお
り、その結果として、金属材料２の表面で反射したエコ
ーＳ1 が受信されてからストップ信号１１が出力される
までの間の時間ｔが計測されるのである。 【００１５】従って、前記した図４の装置によれば、金
属材料２の表面で反射したエコーＳ 1 が、コーティング
１の表面で反射したエコーＳよりも小さくなっても、コ
ーティング１の表面で反射したエコーＳが超音波探触子
６の一方の振動子３に受信された後、金属材料２の表面
で反射したエコーＳ1 が前記一方の振動子３に最後に受
信されて、計時がリセットされて初めからカウントしな
おされるので、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1
が前記一方の振動子３に受信されてから金属材料２の底
面で反射したエコーＢが他方の振動子４に受信されるま
での間の時間が確実に計測されることになり、これによ
り金属材料２の厚さｘを測定することが可能になる。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方の
振動子３では、上述したコーティング１の表面で反射し
たエコーＳと、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1
とが受信されるのみでなく、図４に示すように金属材料
２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエコーＳ2
が受信されることもある。 【００１７】従来の超音波探触子６では、一対の振動子
３，４は双方とも超音波探触子６の先端部から内部へ同
じ寸法で配置されているため、一方の振動子３に金属材
料２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエコーＳ
2 が受信された際には、同時に他方の振動子４にも金属
材料２の底面で反射したエコーＢが受信される。 【００１８】このように、所定のしきい値を超えるエコ
ーＳ2 が一方の振動子３に受信されると、第一の超音波
受信器１０からリセット信号９が計測カウンタ１３に向
けて出力され、これと同時に、金属材料２の底面で反射
したエコーＢが超音波探触子６の他方の振動子４に受信
されると、第二の超音波受信器１２からストップ信号１
１が出力される。図６はこの状態の信号波形を時間軸を
合わせてタイムチャート形式で示したグラフであり、計
測カウンタ１３には、計時を開始するリセット信号９と
計時を停止するストップ信号１１とが同時に入力され、
計時開始から計時停止までの間に計測された時間は０に
なって、金属材料２の厚さｘを測定することができなく
なる。 【００１９】本発明は、上述の実情に鑑みてなしたもの
で、コーティングのある金属材料の正確な厚さを安定し
て測定し得るようにすることを目的としている。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明は、コーティング
を表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する超音
波厚さ計であって、一対の振動子を音響分割面により区
画して備えた超音波探触子と、該超音波探触子の一方の
振動子に超音波のパルスを発信させるための電気パルス
を印加し且つその印加タイミングに応じたスタート信号
を出力する送信パルス発生器と、コーティングの表面か
ら金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のし
きい値を超えて前記超音波探触子の一方の振動子に受信
された時にリセット信号を出力する第一の超音波受信器
と、金属材料の底面で反射したエコーが前記超音波探触
子の他方の振動子に受信された時にストップ信号を出力
する第二の超音波受信器と、前記スタート信号により計
時を開始して前記リセット信号が入力される毎に計測開
始のリセットを繰り返しながら計時を行い且つ前記スト
ップ信号により計時を停止する計測カウンタと、該計測
カウンタによる最終的な計測開始から計測停止までの間
に計測された時間に基づき金属材料の厚さを算出する演
算器と、を備えた超音波厚さ計において、前記一方の振
動子を超音波探触子の先端部から遠ざけると共に前記他
方の振動子を超音波探触子の先端部に接近させ、前記ス
トップ信号が出力された時に前記リセット信号が計測カ
ウンタに入力されるのを遮断するゲート回路を前記第一
の超音波受信器と計測カウンタとの間に設けたことを特
徴とするものである。 【００２１】而して、このような超音波厚さ計によれ
ば、コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音
波で測定する際に、送信パルス発生器により超音波探触
子の一方の振動子に電気パルスを印加して超音波のパル
スを発信すると、金属材料の表面で反射したエコーが一
方の振動子に受信されて計時が開始された後、金属材料
の底面で反射したエコーは、先に他方の振動子に受信さ
れた後、やや遅れて一方の振動子に受信される。このた
め、一方の振動子にエコーが受信される前に、他方の振
動子に受信された金属材料の底面で反射したエコーによ
り第二の超音波受信器からストップ信号が出力されて金
属材料の厚さの測定が完了し、同時にリセット信号が計
測カウンタに入力されるのがゲート回路により遮断さ
れ、不要な計測開始を繰り返すことが回避される。 【００２２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 【００２３】図１は本発明の実施の形態の一例を示すブ
ロック図であり、図４と同一の符号を付した部分は同一
物を表している。 【００２４】図１に示す如く本発明の実施の形態におい
ては、超音波探触子６の一方の振動子３の配置位置を、
超音波探触子６の先端部１６から遠ざけて奥深い位置と
し、他方の振動子４の配置位置を、超音波探触子６の先
端部１６に接近させて浅い位置とし、一方の振動子３の
超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ1 を、他方の
振動子４の超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ2
よりも大きくしている。 【００２５】更に、リセット信号９を出力する第一の超
音波受信器１０と計時を行う計測カウンタ１３との間に
ゲート回路１７を設け、第二の超音波受信器１２が出力
するストップ信号１１を、計測カウンタ１３に入力する
と同時にゲート回路１７にも入力するようにしている。 【００２６】ゲート回路１７は、第二の超音波受信器１
２からのストップ信号１１が入力されている間は第一の
超音波受信器１０と計測カウンタ１３との間を遮断し
て、第一の超音波受信器１０からのリセット信号９が計
測カウンタ１３に入力されないようにし、第二の超音波
受信器１２からのストップ信号１１が入力されていない
時には第一の超音波受信器１０と計測カウンタ１３との
間を接続して、第一の超音波受信器１０からのリセット
信号９が計測カウンタ１３に入力されるようにする。こ
のとき、ゲート回路１７によるリセット信号９の遮断を
解除する方法としては、送信パルス発生器７からのスタ
ート信号８を解除信号８’として用いてもよく、また、
ストップ信号１１の時間長さを設定しても良い。 【００２７】図１に示す実施の形態の、上述した超音波
探触子６における一方の振動子３と他方の振動子４との
位置を変えた点と、ゲート回路１７を設け点とを除いた
他の構成においては、図４に示す従来の超音波厚さ計と
略同じ構成であって、一方の振動子３には、超音波のパ
ルスを発信させるための電気パルスを印加する送信パル
ス発生器７と、コーティング１の表面から金属材料２の
表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超え
て受信された時にリセット信号９を出力する第一の超音
波受信器１０とを接続し、送信パルス発生器７は電気パ
ルスの印加タイミングに応じてスタート信号８を出力す
るようにしている。他方の振動子４には、金属材料２の
底面で反射したエコーＢが受信された時にストップ信号
１１を出力する第二の超音波受信器１２を接続し、計測
カウンタ１３は、スタート信号８により計時を開始し
て、リセット信号９がゲート回路１７を通って入力され
る毎に計時開始のリセットを繰り返しながら計時を行
い、且つストップ信号１１により計時を停止するように
している。そして、計測カウンタ１３には、該計測カウ
ンタ１３による最終的な計測開始から計測停止までの間
に計測された時間に基づき金属材料２の厚さｘを算出す
る演算器１４を接続し、演算器１４には、算出された金
属材料２の厚さｘを数字などで表示する表示器１５を接
続している。 【００２８】次に、上述した図１に示す実施の形態の作
用を説明する。 【００２９】コーティング１を表面に施した金属材料２
の厚さｘを超音波で測定するため、送信パルス発生器７
により超音波探触子６の一方の振動子３に電気パルスを
印加して超音波のパルスを発信すると、送信パルス発生
器７から電気パルスの印加タイミングに応じてスタート
信号８が出力され、計測カウンタ１３にて計時が開始さ
れる。そして図２のタイムチャート形式で示したグラフ
に示すように、一方の振動子３にて超音波のパルスＴが
発信されてから、コーティング１の表面で反射したエコ
ーＳと、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 とが一
方の振動子３で順次受信されるが、これらのエコーＳ，
Ｓ1 が一方の振動子３で受信される毎に第一の超音波受
信器１０にてリセット信号９が出力され、他方の振動子
４にて金属材料２の底面で反射したエコーＢが受信され
る時に、第二の超音波受信器１２にてストップ信号１１
が出力され、金属材料２の表面で反射したエコーＳ1 が
受信されてからストップ信号１１が出力されるまでの間
の時間ｔが計測カウンタ１３で計測される。この際、第
二の超音波受信器１２からストップ信号１１が出力され
るまでの間は、ゲート回路１７は第一の超音波受信器１
０と計測カウンタ１３との間を接続しているため、計測
カウンタ１３は、金属材料２の表面で反射したエコーＳ
1 が受信されてからストップ信号１１が出力されるまで
の間の時間ｔの計測が可能である。 【００３０】第二の超音波受信器１２からストップ信号
１１が出力されて計測カウンタ１３の計時が停止される
時には、ゲート回路１７にもストップ信号１１が入力さ
れ、第一の超音波受信器１０と計測カウンタ１３との間
を遮断する。このようにして計測カウンタ１３の計時が
停止され、計測カウンタ１３による最終的な計時開始か
ら計時停止までの間に計測された時間ｔに基づいて、演
算器１４にて金属材料２の厚さｘが算出され、その算出
された金属材料２の厚さｘが表示器１５に数字などで表
示される。このとき、一方の振動子３と他方の振動子４
との超音波探触子６の先端部１６からの距離Ｌ1 ，Ｌ2
の差分の補正を行って、金属材料２の真の厚さｘが求め
られる。 【００３１】他方の振動子４にて金属材料２の底面で反
射したエコーＢが受信される時に、一方の振動子３にも
金属材料２の底面で反射した所定のしきい値を超えるエ
コーＳ2 が受信されることがあった際には、一方の振動
子３と他方の振動子４との超音波探触子６の先端部１６
からの距離Ｌ1 ，Ｌ2 が相違するため、他方の振動子４
におけるエコーＢの受信が先に行われ、微少な時間差を
おいて一方の振動子３における所定のしきい値を超える
エコーＳ2 が受信されることになる。 【００３２】しかしながら、上述したように他方の振動
子４に金属材料２の底面で反射したエコーＢが受信され
た時には、図２に示すようにストップ信号１１により計
時を停止して、計測カウンタ１３は最終的な計測開始か
ら計測停止までの間の時間を計測し終えて、演算器１４
は金属材料２の厚さｘの算出をすることが可能である。
従って、所定のしきい値を超えるエコーＳ2 が一方の振
動子３に受信された時には、ストップ信号１１によりゲ
ート回路１７が、第一の超音波受信器１０と計測カウン
タ１３との間を遮断した直後であるため、所定のしきい
値を超えるエコーＳ2 が一方の振動子３に受信されて第
一の超音波受信器１０がリセット信号９を出力しても、
このリセット信号９はゲート回路１７で遮断され、計測
カウンタ１３には入力しない。このため計測カウンタ１
３は、所定のしきい値を超えるエコーＳ2 が一方の振動
子３に受信されたことによるリセットを行うことがな
く、金属材料２の底面で反射したエコーＢが他方の振動
子４で受信された時のストップ信号１１により、計測カ
ウンタ１３は最終的な計測開始から計測停止までの間の
時間を計測し、演算器１４は金属材料２の厚さｘの算出
をすることができ、所定のしきい値を超えるエコーＳ2
が一方の振動子３に受信されたことによる支障は生じな
い。 【００３３】 【発明の効果】本発明は、金属材料の底面で反射したエ
コーは、先に他方の振動子に受信された後にやや遅れて
一方の振動子に受信されるため、一方の振動子に底面で
反射したエコーが受信される前に、他方の振動子に受信
された底面で反射したエコーにより第二の超音波受信器
からストップ信号が出力されて金属材料の厚さの測定を
完了し、同時にゲート回路によってリセット信号が計測
カウンタに入力されるのが遮断されるので不要な計測開
始を繰り返すことがなく、コーティングのある金属材料
の厚さを正確に安定して測定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すブロック図で
ある。 【図２】本発明における各種の信号波形を時間軸を合わ
せてタイムチャート形式で示したグラフである。 【図３】超音波厚さ計の概念を示す概略図である。 【図４】従来例を示すブロック図である。 【図５】図４の従来例における各種の信号波形を時間軸
を合わせてタイムチャート形式で示したグラフである。 【図６】図４の従来例における他の状態の信号波形を示
したグラフである。 【符号の説明】 １ コーティング ２ 金属材料 ３ 振動子 ４ 振動子 ５ 音響分割面 ６ 超音波探触子 ７ 送信パルス発生器 ８ スタート信号 ９ リセット信号 １０ 第一の超音波受信器 １１ ストップ信号 １２ 第二の超音波受信器 １３ 計測カウンタ １４ 演算器 １６ 超音波探触子の先端部 １７ ゲート回路 Ｂ 金属材料の底面で反射したエコー Ｓ コーティングの表面で反射したエコー Ｓ1 金属材料の表面で反射したエコー Ｓ2 金属材料の底面で反射したエコー Ｔ 超音波のパルス ｘ 金属材料の厚さ
ある。 【図２】本発明における各種の信号波形を時間軸を合わ
せてタイムチャート形式で示したグラフである。 【図３】超音波厚さ計の概念を示す概略図である。 【図４】従来例を示すブロック図である。 【図５】図４の従来例における各種の信号波形を時間軸
を合わせてタイムチャート形式で示したグラフである。 【図６】図４の従来例における他の状態の信号波形を示
したグラフである。 【符号の説明】 １ コーティング ２ 金属材料 ３ 振動子 ４ 振動子 ５ 音響分割面 ６ 超音波探触子 ７ 送信パルス発生器 ８ スタート信号 ９ リセット信号 １０ 第一の超音波受信器 １１ ストップ信号 １２ 第二の超音波受信器 １３ 計測カウンタ １４ 演算器 １６ 超音波探触子の先端部 １７ ゲート回路 Ｂ 金属材料の底面で反射したエコー Ｓ コーティングの表面で反射したエコー Ｓ1 金属材料の表面で反射したエコー Ｓ2 金属材料の底面で反射したエコー Ｔ 超音波のパルス ｘ 金属材料の厚さ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 17/00 - 17/08
G01N 29/00 - 29/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コーティングを表面に施した金属材料の
厚さを超音波で測定する超音波厚さ計であって、一対の
振動子を音響分割面により区画して備えた超音波探触子
と、該超音波探触子の一方の振動子に超音波のパルスを
発信させるための電気パルスを印加し且つその印加タイ
ミングに応じたスタート信号を出力する送信パルス発生
器と、コーティングの表面から金属材料の表面までの間
で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記超音波
探触子の一方の振動子に受信された時にリセット信号を
出力する第一の超音波受信器と、金属材料の底面で反射
したエコーが前記超音波探触子の他方の振動子に受信さ
れた時にストップ信号を出力する第二の超音波受信器
と、前記スタート信号により計時を開始して前記リセッ
ト信号が入力される毎に計測開始のリセットを繰り返し
ながら計時を行い且つ前記ストップ信号により計時を停
止する計測カウンタと、該計測カウンタによる最終的な
計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づ
き金属材料の厚さを算出する演算器と、を備えた超音波
厚さ計において、前記一方の振動子を超音波探触子の先
端部から遠ざけると共に前記他方の振動子を超音波探触
子の先端部に接近させ、前記ストップ信号が出力された
時に前記リセット信号が計測カウンタに入力されるのを
遮断するゲート回路を前記第一の超音波受信器と計測カ
ウンタとの間に設けたことを特徴とする超音波厚さ計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084953A JP3417932B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超音波厚さ計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084953A JP3417932B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超音波厚さ計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286438A JP2002286438A (ja) | 2002-10-03 |
| JP3417932B2 true JP3417932B2 (ja) | 2003-06-16 |
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ID=18940548
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001084953A Expired - Fee Related JP3417932B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 超音波厚さ計 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3417932B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103114858A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-22 | 中铁隧道集团有限公司 | 盾构机刀具耐磨块厚度磨损量的超声波实时监测装置 |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001084953A patent/JP3417932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103114858A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-05-22 | 中铁隧道集团有限公司 | 盾构机刀具耐磨块厚度磨损量的超声波实时监测装置 |
| CN103114858B (zh) * | 2013-01-08 | 2014-12-10 | 中铁隧道集团有限公司 | 盾构机刀具耐磨块厚度磨损量的超声波实时监测装置 |
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| JP2002286438A (ja) | 2002-10-03 |
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