JP4392463B2

JP4392463B2 - 膜厚測定方法

Info

Publication number: JP4392463B2
Application number: JP2009146420A
Authority: JP
Inventors: 敏彦辻丸
Original assignee: 日本鉄塔工業株式会社
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2009204627A

Description

本発明は、特に送電用鉄塔、通信用鉄塔等の管の内面に施されためっきやボイラの配管の内面に付着するスケール等のように、非常に薄い膜または層（以下、これらを「薄膜」と総称する。）の厚さを超音波を用いて測定するための方法に関する。

本発明の説明において、「最大ピーク」とは、測定される超音波波形のうちの最大値を示すピークを言い、「逆位相ピーク」とは、最大ピークに対して逆位相の関係にあるピークを言う。また、「上昇領域」とは、基準点またはゼロ点からピークまたは逆位相ピークへと移行する領域を言い、「立上り領域」とは、測定される超音波波形の最初のピークへと移行する領域を言う。

送電用鉄塔、通信用鉄塔等の管やボイラの配管等（以下、これらを「薄膜支持体」と総称する。）の内面に付着した薄膜の厚さを超音波を用いて測定する方法は数多く提案されており、実用化されている。しかしながら、これまで提案されている測定方法は、薄膜支持体と薄膜の境界面で反射される境界面反射波と、薄膜の外面で反射される底面反射波とが時間的に分離して測定されることを前提としたものであった（例えば、特許文献１参照。）。このため、薄膜の厚さが非常に薄い場合には、底面反射波が境界面反射波に重畳して測定できなくなっていた。

この底面反射波が境界面反射波に重畳するような場合の解決策として、境界面反射波の立上り時と、境界面反射波と底面反射波の重畳部分における振幅ゼロ時との間の時間差を計測して膜厚を求める方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この方法は、重畳部分がどこであるのかを判別するためには反射波の形状が予め予測できることが必須であるが、実際の測定において反射波は送信された超音波の波形と異なった形で現れることが多く、重畳部分がどこであるかを判別することはきわめて困難であり、場合によっては振幅ゼロ時がないケースもあり得るため、実用的ではなかった。

特開平８−１５９７４２号公報特開２００１−２２７９３３号公報

本発明は、測定対象となる薄膜支持体と薄膜の一般的な組合せが、鉄や鋼と亜鉛やスケール等のように、底面反射波が境界面反射波よりも大きな振幅を呈する組合せが多いことに着目して考え出されたもので、底面反射波と境界面反射波が重畳した検出波形であっても、簡単かつ確実に膜厚を測定できる方法を提供しようとするものである。

本発明による膜厚測定方法は、薄膜支持体と該薄膜支持体の一面側に付着された薄膜とからなり、薄膜支持体の薄膜に対向する側の面から送信された超音波の底面反射波の振幅が境界面反射波の振幅よりも大きな特性を有する測定対象物の薄膜の厚さを測定する方法である。本発明の方法は、慣用の超音波探傷器を用いて従来技術におけると同様に超音波を薄膜支持体の薄膜に対向する側の面から送信することにより始められ、送信した超音波の境界面反射波と底面反射波とからなる合成反射波を超音波探傷器で受信し、受信した合成反射波が最初のピークと逆位相ピークへの上昇領域（以下、これを「立上り領域」という。）において当該ピークの値に対して所定％の値の閾値を通過する時（以下、これを「閾値通過時」という。）との時間差、または最大ピークへの上昇領域における閾値通過時との時間差を計測することによって膜厚の測定値を求め、この求めた測定値から所定の補正式に基づいて補正値を算出することにより薄膜の厚さを決定する。

受信した合成反射波の波形の最先部分は、境界面反射波が底面反射波よりも先に戻ってくることから、基本的に境界面反射波の成分であり、波形の最大ピークの部分は、底面反射波が境界面反射波よりも大きいことから、基本的に底面反射波の成分であると捉えることができる。この理由により、合成反射波の立上り時を境界面反射波の測定点とし、最大ピーク時を底面反射波の測定点として膜厚の測定値を求め、上述した補正を行って膜厚を求めることは可能である。本発明においては、立上り時の第１の波を境界面反射波として捉え、最大ピーク時の波を底面反射波として捉えることを基本的な考えとするものであり、それ故、立上り領域における閾値通過時を境界面反射波の測定点とし、最大ピーク上昇領域における閾値通過時を底面反射波の測定点としている。少なくとも立上り領域の始まり部分は、前述したように、境界面反射波が底面反射波よりも先に戻ってくるため、実質的に境界面反射波の波形として処理することができる。一方、最大ピーク上昇領域は、境界面反射波と底面反射波の重畳の程度によってその曲線が変化されることになる。本発明では、基本的に、この曲線変化量を光学顕微鏡で測定した薄膜の実測値と比較解析することにより補正式、
Ｖｃ＝（Ｖｍ−ｂ）／ａ
ただし、Ｖｍ：薄膜の厚さの測定値
Ｖｃ：薄膜の厚さの補正値
ａ，ｂ：薄膜および薄膜支持体の材質により設定される係数
を導き出している。

これらの閾値通過時を測定点とすることは、境界面反射波と底面反射波の重畳の程度、使用する超音波の周波数、検出した合成反射波の振幅の大きさ、閾値の値によってその時間的値が変化する可能性を含むことになる。このため、補正式はこれらの変動要因を固定した状態で求められる。本発明の適用形態の一つとして、薄膜支持体が鉄または鋼であり、薄膜が亜鉛である場合の本発明の薄膜測定方法は、立上り時のピークおよび最大ピークを所定の値までそれぞれ増幅または減衰し、そのときのピーク値に対して所定の割合の値を立上り領域における閾値および最大ピーク上昇領域における閾値としてそれぞれ設定したとき、前記の補正式の係数ａおよびｂを、
ａ＝１．２７９８
ｂ＝１５１．７４
とすることで実用上十分な正確性を有する膜厚の値を求めることができる。

また、薄膜支持体が鉄または鋼であり、薄膜がアルミニウムである場合、
ａ＝１．８２３２
ｂ＝２３８．３６
とすることで前述と同様に実用上十分な正確性を有する膜厚の値を求めることができる。

ところで、使用する超音波探傷器、超音波周波数等の測定条件によっても左右されるが、薄膜の厚さが相対的に厚いときや、薄膜支持体と薄膜の材質の組合せによって、合成反射波における最大ピークと最初のピークとの間に少なくとも１つのピークが現れる。このため、前述した最大ピークを所定の値まで増幅または減衰し、そのときのピーク値に対する所定の割合の値を読み取ろうとするとき、この介在するピークが閾値よりも大きい場合、最大ピークの閾値通過時の代わりに中間に介在するピークの閾値通過時の値を間違って読み取ってしまう虞がある。このような相対的に大きなピークが中間に介在する例としては、アルミニウム薄膜支持体とニッケルまたはクロムの薄膜の組合せや、銅の薄膜支持体と錫の薄膜の組合せの場合がある。また、特に、読取りを自動的に行う場合、中間に介在するピークの値であるか最大ピークの値であるかを自動認識させることはより複雑なプログラムを必要とする。

このような誤った読取りを避けるため、本発明の別の適用形態においては、最大ピークへと連なる直前の逆位相ピークと最初のピークとの間に誤った読取りを生ずるような相対的に大きな逆位相ピークが介在しない点に着目し、前述の最大ピーク上昇領域における閾値通過時の代わりに最大ピークへと連なる直前の逆位相ピークへの上昇領域における閾値通過時を使用する。

自明な如く、立上り領域での閾値通過時と逆位相ピークへの上昇領域での閾値通過時の間の時間は、同一厚の薄膜を測定したとき、前述した立上り領域での閾値通過時と最大ピークへの上昇領域での閾値通過時の間の時間と異なり、また、補正式中の値ａおよびｂもまた同様に異なる。この適用形態における補正式中の係数ａおよびｂは、それぞれ、
薄膜支持体がアルミニウムであり、薄膜がニッケルである場合：
ａ＝０．３６８２
ｂ＝１０３．３６
薄膜支持体がアルミニウムであり、薄膜がクロムである場合：
ａ＝０．７６６９
ｂ＝１１８．９７
薄膜支持体が銅であり、薄膜が錫である場合：
ａ＝１．４５２３
ｂ＝６６．６１４
とすることで前述と同様に実用上十分な正確性を有する膜厚の値を求めることができる。

ここにおいて、立上り領域と逆位相ピークの上昇領域とを基準とする方法は、立上り時のピークと最大ピークとの間に別のピークが介在しない場合であってもそのまま利用できることに留意されたい。この場合、前記の組合せにおける前述の補正式の係数ａおよびｂはそれぞれ次のように設定される。
薄膜支持体が鉄または鋼、薄膜が亜鉛の場合：
ａ＝１．１０１５
ｂ＝１３０．０６
薄膜支持体が鉄または鋼、薄膜がアルミニウムの場合：
ａ＝１．７７７１
ｂ＝８４．３４７

一方、説明が前後するが、薄膜が薄いと立上り時のピークと最大ピークとの間に別のピークが介在しない場合があり、上述の薄膜支持体：アルミニウム／薄膜：ニッケル、薄膜支持体：アルミニウム／薄膜：クロム、薄膜支持体：銅／薄膜：錫の場合であっても立上り上昇領域の閾値通過時と最大ピーク上昇領域の閾値通過時を計測することにより測定し得る。これらの場合の係数ａおよびｂはそれぞれ次のようになる。
薄膜支持体：アルミニウム／薄膜：ニッケル
ａ＝０．２６１４
ｂ＝２３２．９７
薄膜支持体：アルミニウム／薄膜：クロム
ａ＝１．３７７２
ｂ＝２１２．８８
薄膜支持体：銅／薄膜：錫
ａ＝１．３５９２
ｂ＝１６２．９１

本発明によれば、測定した合成反射波の立上り領域と最大ピークへの上昇領域における閾値通過時の時間差、或いは、合成反射波の立上り領域と最大ピーク直前の逆位相ピークへの上昇領域における閾値通過時の時間差を測定して膜厚を求め、その値を所定の補正式を用いて補正することにより実用性のある値としての膜厚を得ることができ、それにより、従来波形が重畳することによって計測できなかった非常に薄い膜厚をも測定することができると共に、境界面反射波と底面反射波が分離されているか否かに関係なく薄膜の厚さを測定できるものである。

本発明の方法で用いることのできる超音波探傷器の例を示すブロック図である。反射波の生成過程を説明するための模式的な断面図である。超音波を用いた厚さ測定において得られる合成反射波の波形の例を示す図である。閾値の設定を説明するための合成反射波の例を示す図である。薄膜として亜鉛めっきを用いた場合の測定値と実測値の関係を示すグラフである。薄膜としてアルミニウムめっきを用いた場合の測定値と実測値の関係を示すグラフである。別の閾値の設定方法を説明するための合成反射波の例を示す、図４と同様な図である。

本発明の実施例による膜厚測定方法は、図１に例示するような周知の超音波探傷器１を用いて行われる。この超音波探傷器１の信号処理等に関しては本発明の範囲外であるのでその詳細については割愛するが、概説すると次のように行われる。

超音波探傷器１は、パルサー２で発生された超音波パルスＰは超音波トランスデューサ３により測定対象物４の外面側から送信される。測定対象物４は、図２に模式的に示すように、薄膜支持体４ａとその内面に付着された薄膜４ｂとから構成されており、そのため、送信された超音波パルスＰのエネルギーは、薄膜支持体４ａと薄膜４ｂの境界面４ｃでその一部を境界面反射波Ｐ１として反射され、境界面４ｃを透過した超音波エネルギーは薄膜４ｂの外面４ｄで底面反射波Ｐ２として実質的に全反射される。境界面４ｃおよび外面４ｄでそれぞれ反射された境界面反射波Ｐ１および底面反射波Ｐ２は、超音波トランスデューサー３で受信され、信号増幅部５で増幅されて表示器６に両者が合成された合成反射波Ｐｃ（図３参照）として表示される。

ここにおいて、本発明において扱う薄膜支持体４ａと薄膜４ｂの組合せは、薄膜支持体４ａの外面から送信された超音波の底面反射波Ｐ２の振幅が境界面反射波Ｐ１の振幅よりも大きな特性を有することを条件とする組合せである。このため、本発明において扱う薄膜支持体４ａと薄膜４ｂの組合せの代表的な例としては、鉄または鋼製の薄膜支持体と、亜鉛、錫、アルミニウムまたはスケールの薄膜との組合せを挙げることができる。

第１の反射波である境界面反射波Ｐ１と第２の反射波である底面反射波Ｐ２とは、薄膜４ｂの厚さが相対的に厚い場合、図３の(Ａ)に示すように、境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２が相互に分離された形の合成反射波Ｐｃとして検出され、薄膜４ｂの厚さが薄くなるに従って境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２が近接し（図３の(Ｂ)参照）、ついには相互に重なり合って境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２を分離できなくなってしまう（図３の(Ｃ)参照）。

測定した反射波の時間差の値を薄膜の厚さに換算する方法自体については本発明の範囲外であるのでそれについての説明は割愛するが、図３の(Ａ)に示されているように、境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２が完全に分離されている場合、境界面反射波Ｐ１および底面反射波Ｐ２の立上り時Ｔｉ１およびＴｉ２間、または閾値（Ｌｘ）通過時Ｔｔ１およびＴｔ２間、或いは最大ピーク時Ｔｍ１およびＴｍ２間の時間差ｄＴ０を計測し、それを測定条件に対応する所定の時間差−厚さ換算式に基づいて演算することにより薄膜４ｂの厚さが算出される。また、図３の(Ｂ)に示されているように、境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２が完全に分離されてはいないが一部重畳している場合、重畳していない測定点、図示の場合、境界面反射波Ｐ１および底面反射波Ｐ２の閾値（Ｌｙ）通過時Ｔｔ１およびＴｔ２または最大ピーク時Ｔｍ１およびＴｍ２を取り出すことが可能であり、そのため、前述の場合と同様に、閾値通過時Ｔｔ１およびＴｔ２間または最大ピーク時Ｔｍ１およびＴｍ２間の時間差ｄＴ０を計測することによって薄膜４ｂの厚さを測定することができる。

これらの場合に対し、図３の(Ｃ)に示されているように、境界面反射波Ｐ１に底面反射波Ｐ２が重畳して両者を分離できない場合には、上述した方法を用いることができない。このため、本発明では、境界面反射波Ｐ１に底面反射波Ｐ２が重畳した合成反射波Ｐｃの立上り領域Ｒａにおける閾値通過時Ｔａと最大ピーク上昇領域Ｒｂにおける閾値通過時Ｔｂの間の時間差ｄＴ１を測定することにより薄膜４ｂの厚さを求めている。

ところで、境界面反射波Ｐ１および底面反射波Ｐ２のどの時点を測定点として使用するかについては、立上り時（Ｔｉ１、Ｔｉ２）、閾値通過時（Ｔｔ１、Ｔｔ２）および最大ピーク時（Ｔｍ１、Ｔｍ２）を使用すると説明したが、立上り時は信号増幅部５の増幅度によって変化する傾向にあり、最大ピーク時は信号波形から明瞭に読み取れない場合がある。このため、本発明は以下のように対処することによりこれらの変動要因を実質的に一定にしている。

使用する超音波トランスデューサの周波数については、周波数が低いと分解能が低下し、高くなると、薄膜支持体伝播中の減衰率が大きいために反射波を検出できなくなってしまう。このため、使用する超音波トランスデューサの周波数は測定対象物に応じて適宜に選定される。

検出した合成反射波の振幅の大きさによる変動に対しては、図４の(Ａ)および(Ｂ)に示すように、合成反射波の立上り時のピークＷ１のレベルおよび最大ピークＷ２のレベルが所定の値となるように信号増幅部５の増幅度をそれぞれ調整し、その状態における所定の値を立上り領域Ｒａおよび最大レベル上昇領域Ｒｂにおける閾値ＬａおよびＬｂとしてそれぞれ設定することにより対応する。これは、合成反射波の立上り領域Ｒａおよび最大レベル上昇領域Ｒｂにおける波形を実質的に一定にすることで閾値通過時Ｔａ、Ｔｂを一定にすることができることを意味しており、境界面反射波と底面反射波の信号強度が薄膜支持体と薄膜の材質に応じてほぼ一定の比率で検出されることと併せて考察することにより、薄膜の厚さの変化を、最大レベル上昇領域の閾値通過時の値の変化として検出することができる。

〔実験例１〕
鋼製の薄膜支持体４ａに亜鉛めっきを施して薄膜４ｂを形成して試料を作成した。２５ＭＨｚの超音波トランスデューサ３を使用して超音波を送信し、受信した合成反射波Ｐｃの立上り時のピークＷ１の振幅が表示器６の管面スケールで７５％の位置にくるように信号増幅部５でレベル調整し、閾値Ｌａをスケール２５％のレベルに設定して立上り領域における閾値通過時Ｔａの値を測定する（図４の(Ａ)参照）と共に、合成反射波Ｐｃの最大ピークＷ２の振幅が表示器６の管面スケールで７５％の位置にくるように信号増幅部５でレベル調整し、閾値Ｌｂをスケール２５％のレベルに設定して最大ピーク上昇領域における閾値通過時Ｔｂの値を測定した（図４の(Ｂ)参照）。これにより得られた２つの閾値通過時ＴａおよびＴｂの時間差ｄＴ１から膜厚の測定値（Ｖｍ）を算出した。その結果を図５に示す。このグラフの近似式より求められた補正式は以下のようになった。
Ｖｃ＝（Ｖｍ−１５１．７４）／１．２７９８ --- (１)
（Ｖｍ：薄膜の厚さの測定値、Ｖｃ：薄膜の厚さの補正値）

この補正式の妥当性を検証するために、光学顕微鏡を用いて測定に供した試料の薄膜４ｂの厚さの実測値（Ｖｒ）を測定し、上述の実験において求められた各測定値（Ｖｍ）から上記の補正式(１)を用いて補正値（Ｖｃ）を算出して実測値Ｖｒとの比較を行ったところ、補正値Ｖｃと実測値Ｖｒの間の誤差は、平均で６μｍ、最大でも１１μｍであり、実用上、十分に利用可能な範囲に収まっていることが判明した。

〔実験例２〕
試料として、鋼製の薄膜支持体４ａにアルミニウムめっきを施して薄膜４ｂを形成し、前記実験例と同様にして実験を行った。測定値Ｖｍと実測値Ｖｒの関係は図７に示すような関係であることが判明した。このグラフの近似式より求められた補正式は以下のようになった。
Ｖｃ＝（Ｖｍ−２３８．３６）／１．８２３２ --- (２)

実験例１と同様に、この補正式の妥当性を検証するために、試料の薄膜４ｂの厚さの実測値Ｖｒを光学顕微鏡を用いて測定し、上述の実験において求められた各測定値Ｖｍから上記の補正式(２)を用いて補正値Ｖｃを算出して実測値Ｖｒとの比較を行ったところ、補正値Ｖｃと実測値Ｖｒの間の誤差は、平均で９μｍ、最大でも２０μｍであり、実用上、十分に利用可能な範囲に収まっていることが判明した。

薄膜支持体がアルミニウムであり、薄膜がニッケルである場合、薄膜支持体がアルミニウムであり、薄膜がクロムである場合、薄膜支持体が銅であり、薄膜が錫である場合についても同様に実験した。その結果、補正式を以下のように設定することにより利用できることが判明した。
薄膜支持体がアルミニウム、薄膜がニッケルである場合：
Ｖｃ＝（Ｖｍ−１０３．３６）／０．３６８２
薄膜支持体がアルミニウム、薄膜がクロムである場合：
Ｖｃ＝（Ｖｍ−１１８．９７）／０．７６６９
薄膜支持体が銅、薄膜が錫である場合：
Ｖｃ＝（Ｖｍ−６６．６１４）／１．４５２３

アルミニウム製の薄膜支持体４ａとニッケルめっきまたはクロムめっきの薄膜４ｂとの組合せ、銅製の薄膜支持体４ａと錫めっきの薄膜４ｂとの組合せの場合、或いは、薄膜の厚さが相対的に薄い場合、図７に例示するように、立上り時のピークＷ１と最大ピークＷ２との間に位置するピークＷ３が最大ピークＷ２の値に近い値を示す。中間ピークＷ３の値が最大ピークＷ２の値に近似している場合、前述した合成反射波の振幅の大きさによる変動を回避するための手段、すなわち、ピークレベルが所定の値となるように調整してそのときの閾値通過時を計時する方法では、最大ピークＷ２および中間ピークＷ３の波形が、図７に破線で示すように、閾値に相当する横線を横切って表示されるため、最大ピークＷ２と中間ピークＷ３とを混同してしまう虞がある。特に、読取りの自動化を行う場合、中間ピークＷ３が最大ピークＷ２よりも先に位置するため、最大ピークＷ２の代わりに中間ピークＷ３の閾値通過時の値を読み取ってしまう虞がある。

このような間違った読取りをなくすため、本発明の別の実施形態では、立上り領域における閾値通過時Ｔａと、最大ピークＷ２へと連なる直前の逆位相ピークＷ４への上昇領域における閾値通過時Ｔｃとの間の時間を計時することにより行われる。ここにおいて、この逆位相ピークを用いる測定方法は、前述の説明で示した立上り時のピークＷ１と最大ピークＷ２との間にピークがない波形においてもまた同様に利用できることに留意されたい。

〔実験例３〕
次の組合せからなる試料をそれぞれ作成した。
試料ａ薄膜支持体：アルミニウム／薄膜４ｂ：ニッケル
試料ｂ薄膜支持体：アルミニウム／薄膜４ｂ：クロム
試料ｃ薄膜支持体：銅／薄膜：錫
試料ｄ薄膜支持体：鉄／薄膜：亜鉛
試料ｅ薄膜支持体：鉄／薄膜：アルミニウム
前記実験例と同様に、２５ＭＨｚの超音波トランスデューサ３を使用して超音波を送信し、受信した合成反射波Ｐｃの立上り時のピークＷ１の振幅が表示器６の管面スケールで７５％の位置にくるように信号増幅部５でレベル調整し、閾値Ｌａをスケール２５％のレベルに設定して立上り領域における閾値通過時Ｔａの値を測定すると共に、最大ピークＷ２へと連なる直前の逆位相ピークＷ４の振幅が表示器６の管面スケールで７５％の位置にくるように信号増幅部５でレベル調整し、閾値Ｌｃをスケール２５％のレベルに設定して最大ピーク上昇領域における閾値通過時Ｔｃの値を測定した。これにより得られた２つの閾値通過時ＴａおよびＴｃの時間差ｄＴ２から膜厚の測定値（Ｖｍ）を算出した。その結果をグラフ化し、このグラフの近似式より求められた補正式はそれぞれ以下のようになった。
試料ａ：Ｖｃ＝（Ｖｍ−１０３．３６）／０．３６８２
試料ｂ：Ｖｃ＝（Ｖｍ−１１８．９７）／０．７６６９
試料ｃ：Ｖｃ＝（Ｖｍ−６６．６１４）／１．４５２３
試料ｄ：Ｖｃ＝（Ｖｍ−１３０．０６）／１．１０１５
試料ｅ：Ｖｃ＝（Ｖｍ−８４．３４７）／１．７７７１
（Ｖｍ：薄膜の厚さの測定値、Ｖｃ：薄膜の厚さの補正値）

この補正式により求められた補正値Ｖｃと、光学的に計測した実測値Ｖｒの間の誤差は、平均で６．７μｍ、最大でも１２．３μｍであり、実用上、十分に利用可能な範囲に収まっていることが判明した。

上述の説明において、境界面反射波Ｐ１と底面反射波Ｐ２が完全に分離されている場合並びに部分的に重畳している場合は、従来技術の手法により薄膜４ｂの厚さを求めるように説明したが、これらの場合であっても本発明の方法、すなわち、立上り領域における閾値通過時と、最大ピークへの上昇領域における閾値通過時の間の時間差を測定し、この時間差から膜厚の測定値を算出し、算出した測定値を上述した補正式を用いて補正することにより薄膜の厚さを求めることができることに留意されたい。

また、上述の説明において、測定点となる閾値Ｌａ、ＬｂおよびＬｃについては、それぞれ立上り時のピークＷ１のレベル、最大ピークＷ２のレベルおよび最大ピークＷ２へと連なる直前の逆位相ピークＷ４のレベルに対して所定の割合となるレベルであると説明したが、この所定の割合は、０％から１００％のいずれであってもよい。

本発明は、送電用鉄塔、通信用鉄塔等の管やボイラの配管等に使用されている薄膜支持体と薄膜の組合せについて補正式を求め、係数を決定しているが、非破壊検査の対象となるこれ以外の組合せについても基本的に利用できる。

１超音波探傷器
２パルサー
３超音波トランスデューサ
４測定対象物
４ａ薄膜支持体
４ｂ薄膜
４ｃ境界面
４ｄ外面
５信号増幅部
６表示器
ｄＴ０、ｄＴ１、ｄＴ２時間差
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｘ閾値
Ｐ超音波パルス
Ｐｃ合成反射波
Ｐ１境界面反射波
Ｐ２底面反射波
Ｒａ立上り領域
Ｒｂ最大ピーク上昇領域
Ｒｃ逆位相ピーク上昇領域
Ｔｉ１、Ｔｉ２立上り時
Ｔｍ１、Ｔｍ２最大ピーク時
Ｔｔ１、Ｔｔ２、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ閾値通過時
Ｖｍ測定値
Ｖｃ補正値
Ｖｒ実測値
Ｗ１立上り時のピーク
Ｗ２最大ピーク
Ｗ３逆位相ピーク

Claims

薄膜支持体と該薄膜支持体の一面側に付着された薄膜とからなり、薄膜支持体の薄膜に対向する側の面から送信された超音波の底面反射波の振幅が境界面反射波の振幅よりも大きな特性を有する測定対象物の薄膜の厚さを測定する方法であって、
送信した超音波の境界面反射波と底面反射波とからなる合成反射波を受信し、
合成反射波の立上り時のピークのレベルが所定の値となるように信号増幅部の増幅度を調整し、前記所定の値に対して所定％の値を閾値とする立上り領域の閾値通過時を計測すると共に、合成反射波の最大ピークのレベルが前記所定の値と同じ値となるように信号増幅部の増幅度を調整し、前記閾値と同じ値を閾値とする最大レベル上昇領域の閾値通過時を計測し、
計測した２つの閾値通過時の時間差を計測して膜厚の測定値を求め、
求めた測定値から所定の補正式、
Ｖｃ＝（Ｖｍ−ｂ）／ａ
ただし、Ｖｍ：薄膜の厚さの測定値、Ｖｃ：薄膜の厚さの補正値、
ａ，ｂ：薄膜および薄膜支持体の材質により設定される係数
に基づいて補正値を算出して薄膜の厚さを決定する、膜厚測定方法。