JPH01224610A - 複合材料の空隙測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、複合材料の表面部材と内面部材との接着部に
生ずる空隙部の厚さを超音波を利用して高精度に測定で
きる複合材料の空隙測定法に関する。

［従来の技術］ 複合材料として、たとえば鋼板の内面にコンクリートを
充填して製作されるセグメント鋼殻では、鋼板の下面と
充填コンクリートの上面との間に多少なりとも空隙部が
生じる。この空隙量は、一定の値以下に小さいときは問
題ないのであるが、その値を越えると性能上問題となる
。通常、この値はセグメント鋼殻では０．５ｍｍ以下の
厚さであることが要求される。したがって、空隙部の厚
さを高精度に測定する方法が必要になる。

従来、かかる空隙部の厚さのｉｌｌｌｌ決方法例として
、超音波測定法がある。

この方法は、第５図（ａ）に示すように、表面部材の鋼
板１と内面部材のコンクリート２からなる複合材料の鋼
板１の表面から垂直探触子３により超音波を入射°し、
超音波の周波数を走査して空隙部４の厚さに見合った周
波数で共振状態を起すことを利用して空隙部４の厚さを
ｉｌｌ定する方法である。

この場合、鋼板１がら空隙部４への音の二ネルギーの通
過があると仮定すれば、第５図（ｂ）のような出力が得
られるものと考えられる。

そこで、鋼−空気の音圧通過率Ｔを計算してみる。鋼の
音響インピーダンスＺｓ−４５，４Ｘ１０Ｂｋｇ／１ｒ
ｒｓ、空気の音響インピーダンスＺａ＝４．　　ＯＸ　
１０２ｋｇ／ｒｒ？ｓとすると、となり、９５ｄＢの減
衰となる。このため、音のエネルギーの空隙部４への入
りがほとんどないため、この方法は直接には適用するこ
とができない。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来の超音波測定法では、空隙部４を空気層
の状態下において測定していたため、音のエネルギーの
空隙部４への入りがなく測定精度を上げることができな
いという問題があった。

そこで本発明は、空隙部を超音波が通過しやすいように
適当に前処理することにより測定精度を上げることに成
功した複合材料の空隙測定法を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る複合材料の空隙測定法は、従来の超音波測
定法を適用するにあたり、まず前記の空隙部に超音波が
通過しやすい液体を注入し、この注入後の超音波エコー
分布を求める。次に、この注入後の超音波エコー分布か
ら注入前の超音波エコー分布を表面部材の底面で反射す
る所定のエコーで標準化処理して減算する。これにより
空隙部の内面部材面からの反射エコーのみが残りその空
隙部の厚さを求めることができる。

［作　用コ 本発明においては、空隙部に清水等を注入することによ
って超音波が空隙部を通過しやすくなる。

そこで、この注入後の超音波エコー分布を求めると、第
２図のようになり、この分布中には表面部材の底面で１
回、２回、３回と反射するエコーＢｌ、Ｂ２．Ｂ３のほ
か、それらよりも低レベルの探触子固有のノイズエコー
Ｎｌ、Ｎ２および目的とする空隙部の内面部材面で反射
するエコーＤＩ、Ｄ２が混在した形となる。そのため、
ＤＩ。

Ｂ２のエコーのみを取り出す必要があるので、注入前の
超音波エコー分布（第３図参照）において、たとえばＢ
２エコーのレベルが６０％となるように標準化処理を行
い、これでもって減算すると、第４図のようにＤＩ、Ｂ
２のエコーのみが明確に残り、空隙部の厚さを高精度に
測定することができるのである。

［実施例］ さらに、本発明の一実施例について詳述する。

第１図は前記のセグメント鋼殻に対して本発明方法を適
用した場合の説明図であり、探触子３からの超音波は鋼
板１の底面および空隙部４のコンクリート２表面で反射
する。この場合、空隙部４には清水５が満たされている
ので、超音波は清水５中をよく通り、音圧の減衰は少な
い。

空隙部４に注入する液体としては、一般に水であるが、
表面部材１および内面部材２の材質によっては他の液体
（油など）を使用してもよい。この液体は測定に際して
一時的に注入するもので、測定終了後は排除する。

この場合における注水後の超音波エコー分布は、第２図
のようになる。この図かられかるように、鋼板１の底面
、言い換えれば鋼板１とコンクリート２との境界で反射
するエコーＢｌ、Ｂ２．Ｂ３と、探触子固有のノイズエ
コーＮｌ、Ｎ２と、目的とする空隙部４のコンクリート
２表面で反射するエコーＤｉ、Ｄ２が混在したエコー分
布となる。

ここで、探触子固有のノイズエコーとは、探触子３を鋼
板１に接触させたときにその探触子端部から発する横波
、平面波等直接測定に寄与しない雑音波形をいい、その
エコー高さはＢｌ、Ｂ２゜Ｂ３のエコー高さより低いも
のである。しかし、ＤＩ、Ｂ２のエコーも、そのレベル
がノイズエコーＮｌ、Ｎ２と同程度であるため、このま
までは判別しにくい。

そこで次に、Ｄｌ　、　Ｉ）２のエコーのみを取り出す
必要があるため、エコーＢｌ、Ｂ２．Ｂ３　（！：／イ
ズエコーＮｌ、Ｎ２を注水後の超音波エコー分布から除
く必要がある。このための処理として、注水前の超音波
エコー分布を第３図のように求め、たとえばその中の８
２のエコーに着目してそのレベルがたとえば６０％とな
るように信号処理をする。

注水前の超音波エコー分布は、空隙部４が空気層のみで
あるから前述のように音のエネルギーの空気層への入り
がほとんどないため、空隙部４がない場合とほとんど同
様のエコー分布となる。したがって、そのエコー分布中
には前記のエコーＢＬ、Ｂ２．Ｂ３とノイズエコーＮｌ
、Ｎ２が含まれ、Ｄｉ、Ｂ２のエコーは存在しない。ま
た、Ｂ２のエコーは必ず発生するものであり、ただその
レベルが違うだけであるから、このように標準化処理を
した後、前記の注水後の超音波エコー分布から減算すれ
ば、第４図のように目的とするエコーＤＩ、Ｄ２のみが
明確に残る。

よって、空隙部４の厚さｇは、減算前の８１エコーまで
の時間ｔｌと減算後のＤ１エコーまでの時間ｔ２および
水中の音速Ｖより、 ン で求められる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、空隙部に超音波が通過し
やすい液体を注入することによって従来の超音波測定法
が直接適用できるようになったものであり、しかも表面
部材の底面で反射する所定のエコーのレベルを標準化し
て注入後の超音波エコー分布から減算するたけで、目的
とする空隙部の内面部材面から反射するエコーのみを取
り出すことができるので、空隙部の厚さを０．１ｍｍの
オーダーで正確に７Ｉｌｌｌ定することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によるエコーの反射状況を示す説明
図、第２図は注水後の超音波エコー分布図、第３図は注
水前の超跨波エコー分布図、第４図は減算後の超音波エ
コー分布図、第５図（ａ）。 （ｂ）は従来の超音波測定法を示す説明図および期待さ
れる出力線図である。 １・・・表面部材（鋼板） ２・・・内面部材（コンクリート） ３・・・探触子 ４・・・空隙部 ５・・・清水 代理人　弁理士　　佐々木　宗　冶 第１図 第２図　　　　　　　第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複合材料の表面部材と内面部材との接着部における空隙
   部の厚さを超音波により測定する方法において、 前記空隙部に超音波が通過しやすい液体を注入した後の
   超音波エコー分布を求め、この超音波エコー分布から注
   入前の超音波エコー分布を前記表面部材の底面で反射す
   る所定のエコーで標準化して減算することにより、前記
   空隙部の内面部材面で反射するエコーを取り出すことを
   特徴とする複合材料の空隙測定法。