JP4500319B2 - 温度補償機能及び/又は温度測定機能を有する超音波探触子を用いた計測システム及びこの計測システムに用いられる超音波探触子 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するため本発明に係る超音波探触子を用いた計測システムは、
温度補償機能を有する超音波探触子を用いて被測定領域の特性を計測するための計測システムであって、
この超音波探触子が、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が膜厚測定側に位置する前面体に取り付けられる超音波探触子と、
超音波探触子を用いて被測定領域の特性を計測するための計測システムであって、
この超音波探触子が、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が被測定領域側に位置する前面体に取り付けられる超音波振動子と、
超音波振動子の後面側が取り付けられる後面体と、を有し、後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定され、
前面体からは、被測定領域の情報と温度の情報を含む反射波を前記超音波振動子により受信すると共に、後面体からは、温度の情報のみを含む反射波を受信するように構成し、かつ、前面体からの反射波のピークとピークの間に、後面体からの反射波のピークが受信できるように設定し、
前面体からの反射波と後面体からの反射波を分離して計測する反射波計測部と、
第1温度における後面体からの反射波の大きさと第2温度における後面体からの反射波の大きさから求められた反射波の大きさの変化率と、第1温度における前面体からの反射波の大きさとから、第2温度における前面体からの反射波の大きさを演算する演算部と、を備えていることを特徴とするものである。
上記課題を解決するため本発明に係る計測システムは、
温度測定機能を有する超音波探触子を用いて温度を計測するための計測システムであって、
この超音波探触子が、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が前面体に、後面側が後面体に夫々取り付けられる超音波振動子を備え、
後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定され、
前面体からの反射波のピークとピークの間に、後面体からの反射波のピークが前記超音波振動子により受信できるように設定し、
前面体と後面体からの反射波のピーク値の差、及び/又は、前面体と後面体からの反射波のピークの伝播時間差、のデータを取得する手段と、
これらのデータを各温度ごとに求めた相関関係データを求める手段と、を備えていることを特徴とするものである。
上記課題を解決するため本発明に係る超音波探触子は、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が被測定領域側に位置する前面体に取り付けられる超音波振動子と、
超音波振動子の後面側が取り付けられる後面体と、を備え、
後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定されていることを特徴とするものである。
超音波振動子3は、前面側3aと後面側3bとを有しており、前面側3aは前面体4の取り付け面4aに接着剤により取り付けられる。前面体4の裏面4bには、例えば、膜形成部Aが存在し、超音波振動子3の前面側3aから照射される超音波により、膜形成部Aの膜厚Lの計測を行うことができる。すなわち、膜形成部Aにおける反射波は、膜厚Lや二面の接触特性、固体接触面積に応じた大きさの反射波(エコー高さ)となっているからである(前述)。なお、超音波振動子3の前面側3aと後面側3bという表現は便宜上使用するものであり、特定の側を前面側3aあるいは後面側3bとして扱うものではない。
H=h/h0×100
で演算したものであり、h0は25℃での前面体の裏面4bが乾燥時(裏面4bでほぼ100%が反射する状態)におけるエコー高さである。
このような演算を行なうことで、図7に示すように、温度変化が生じたとしても、較正曲線はある程度の範囲に収まることが分かる。特に、10μm以下の膜厚領域では良好な一致が見られている。
次に、温度のみを高精度に計測する方法を説明する。基本的には、図2に示す構造の超音波探触子Sを用いることができる。この場合は、後面体5として高分子のように音波の減衰や音速が温度によって大きく異なる物質を用いることが好ましい。また、超音波振動子3の前面体4との接着剤については、特に限定はなくどのようなものを用いてもよい。接着層の厚みについても同様である。したし、超音波振動子3の後面体5との接着剤については、温度の影響が現れやすい高分子やエポキシ系の接着剤を用いることが好ましい。また、接着層の厚さについても温度変化を受けやすくなるような設定が好ましい。
以上説明してきたのは超音波振動子を1つだけ用いる構成であったが、次に、2つの超音波振動子を用いて温度測定を行う構成を説明する。前面体4の厚さが薄い場合は、超音波振動子3を1つだけ用いる方法では、前面体4からの反射波のピークとピークの間に、後面体5からの反射波を位置させることが難しくなる。前面体4の厚さが薄いと、ピーク間の時間が短くなるためである。図13(a)に示すように、前面体4からの第1反射波(1)-1、第2反射波(1)-2、第3反射波(1)-3、の間隔が狭くなる。
2 第2面
3 超音波振動子
3a 前面側
3b 後面側
4 前面体
4a 取り付け面
4b 裏面
5 後面体
5a 取り付け面
5b 反射面
6 空気層
7 パッキング材
8 超音波探傷器
10 受信用振動子
Claims (4)
- 温度補償機能を有する超音波探触子を用いて被測定領域の特性を計測するための計測システムであって、
この超音波探触子が、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が被測定領域側に位置する前面体に取り付けられる超音波振動子と、
超音波振動子の後面側が取り付けられる後面体と、を有し、後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定され、
前面体からは、被測定領域の情報と温度の情報を含む反射波を前記超音波振動子により受信すると共に、後面体からは、温度の情報のみを含む反射波を受信するように構成し、かつ、前面体からの反射波のピークとピークの間に、後面体からの反射波のピークが受信できるように設定し、
前面体からの反射波と後面体からの反射波を分離して計測する反射波計測部と、
第1温度における後面体からの反射波の大きさと第2温度における後面体からの反射波の大きさから求められた反射波の大きさの変化率と、第1温度における前面体からの反射波の大きさとから、第2温度における前面体からの反射波の大きさを演算する演算部と、を備えていることを特徴とする超音波探触子を用いた計測システム。 - 後面体の反射面が空気層もしくは発泡体と接していることを特徴とする請求項1に記載の計測システム。
- 温度測定機能を有する超音波探触子を用いて温度を計測するための計測システムであって、
この超音波探触子が、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が前面体に、後面側が後面体に夫々取り付けられる超音波振動子を備え、
後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定され、
前面体からの反射波のピークとピークの間に、後面体からの反射波のピークが前記超音波振動子により受信できるように設定し、
前面体と後面体からの反射波のピーク値の差、及び/又は、前面体と後面体からの反射波のピークの伝播時間差、のデータを取得する手段と、
これらのデータを各温度ごとに求めた相関関係データを求める手段と、を備えていることを特徴とする超音波探触子を用いた計測システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の計測システムにおいて用いられる超音波探触子であって、
超音波を照射可能な前面側と後面側とを有し、前面側が被測定領域側に位置する前面体に取り付けられる超音波振動子と、
超音波振動子の後面側が取り付けられる後面体と、を備え、
後面体内部に照射された超音波が反射される反射面において、その反射率がほぼ100%となるように設定されていることを特徴とする超音波探触子。
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