JPH02136780A - 超音波検出器 - 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〕 本発明は、超音波送波器と受渡器とを対向させ、両者の
間に被測定物を非接触に配設して被測定物の位置又は厚
さを計測する超音波検出器に係わり、特に送波器と受渡
器や被測定物からの反射波との干渉を少なくした検出器
に関する。

〔従来の技術〕

例えば、ウェブ（帯状物体）の端部位置の検出には光り
を照射し、その遮光量によりその端部位置を検出する。

光りを透過する物体や感光する物体の場合はエアーが用
いられている。また超音波送波器と超音波受波器とを対
向して配置し、両者の間にウェブを配置し、連続して発
射される超音波をウェブが遮断する量によりウェブの端
部位置を検出する装置が特開昭６３−１１７８６５号公
報に開示されている。

また、超音波発信器若しくは受信器を被測定物に密着し
て計測する技術、または、反射波を計測してレベルや位
置を計測する技術については、ノイズ防止について各種
の対策が公知である。たとえば、センサ技術Ｖｏ１．　
５　Ｎｏ、１５　（１９８５年１２月）５６ページ、セ
ンサ技術Ｖｏ１．　８　、　　Ｎｏ、　９　（１９８８
年８月）５０ページには、信号を断続的に発信して反射
波のノイズを防止する技術が開示されているが、非接触
で発信器と受信器を対向させた使用方法の技術は新しい
ものでノイズ防止の技術はなく、大きなネンクになって
し）た。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来の技術のうち、エアーを使用してウェブの端部
位置を検出する場合、エアーの清浄度、または、周囲の
粉塵の巻き込みによりウェブの品質を低下することがあ
り、さらにエアーの風圧によりウェブの端部が波を打っ
たり、巻き込んでしまうことがある。超音波による検出
器も製品化されているが、周囲温度や風の影ツを受けや
すく、また、ウェブが波を打った場合出力信号が変化し
安全性に欠けることがある。

この理由は次のように推定される。

超音波送波器から、これと対向した超音波受波器に超音
波が連続的に発射されるが、超音波受波器で反射された
反射波と送波器からの直接波が干渉して定常波を生しる
。この定常波が超音波受波器にも入射するが、定常波は
周囲温度が変化した場合、空気中の音速の変化により波
長が変わるため変化する。したがって超音波受波器の出
力信号が変化する。

また、超音波送波器と超音波受波器との間を通過する超
音波をウェブで一部遮断すると、ウェブに当たった超音
波はウェブ面で反射する。この反射波が超音波送波器か
らの直接波と干渉し定常波を生じる。そしてウェブが走
行方向に対し垂直な方向に変動した時、すなわちパスラ
インが変動した時、直接波に対するウェブからの反射波
の位相が変化するため、定常波にも変化が生じる。この
ためウェブが波を打ったり、パスラインが変動したとき
は定常波が変化するので超音波受波器の出力信号が変動
し不安定となる。

本発明の目的は超音波送波器と超音波受波器や被測定物
からの反射波との干渉によって生じる定常波を少なくす
ることにより周囲温度変化や被測定物の波打ち等の変動
に対して安定な出力信号を得ることのできる超音波検出
器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

定常波を少なくするため、超音波送波器と対面する超音
波受波器の受波面や被測定面とを傾斜させ反射波が直接
波と干渉しないようにすればよく、また超音波送波を断
続的に行い、送波持続期間は超音波が送波器と受渡器間
を伝播する時間より短くし、送波器断続期間を反射波の
干渉が十分少なくなる時間以上とるようにしてもよい。

すなわち、本発明は、超音波送波器と該超音波送波器か
らの超音波を受波する超音波受波器とを対向して配設し
、前記超音波送波器と前記超音波受波器との間に被測定
物を非接触に配置してなる超音波検出器において、前記
超音波送波器と前記超音波受波器との対向面を傾斜させ
前記超音波送’０１Ｎからの超音波と前記超音波受波器
からの反射波との干渉を少なくしたことを特徴とするも
のでありまた、前記超音波送波器の超音波送波面と、該
超音波送波面と対向する前記被測定物の対向面とを傾斜
させ前記超音波送波器からの超音波と前記被測定物の対
向面からの反射波との干渉を少なくしたことを特徴とす
るものであり、またこの両者を兼ね備えたものとしてよ
く、さらに前記超音波送波器からの超音波送波を断続的
に行い、超音波送波持続期間を超音波が前記超音波送波
器と前記超音波受波器との距離を伝播する時間より短く
し、超音波送波断続期間を前記超音波の反射波によって
前記超音波受波器に得られる信号レベルが、前記超音波
によって前記超音波受波器に得られる信号レベルより十
分小さくなる期間とすることを特徴とするものである。

〔作　用〕

超音波送波器と超音波受波器の対向面に１頃斜をつける
ことにより、送波器からの直接波と受波器面からの反射
波の干渉が少なくなるので定常波が発生しにくくなる。

また超音波送波器と被測定物の対向面とを傾斜させるこ
とにより同様に直接波と被測定物の対向面からの反射面
からの反射波とにより発生する定常波を少なくすること
ができる。

また、超音波送波器からの超音波送波を断続的に行い、
超音波持続曲間を超音波が送波器と受渡器との距離を伝
播する時間より短くするので、超音波が反射波と干渉を
生じ定常波を発生する前に受渡器に被測定物の情報信号
が得られ、超音波断続期間を反射波によって受波器に生
ずる信号レヘルが被測定物の情報信号レヘルより十分小
さくなる時間としたので反射波による悪影響を除くこと
ができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第５図を用いて説明す
る。

第１図は第１実施例を示す説明図である。

超音波送波器１と超音波受波器２は対向して配置され、
この中間に図示していない被測定物が送波器および受波
器の両者から離れて設置される。

この被測定物は送波器の送波面上に完全にある場合と一
部ある場合と全くない場合がある。超音波送波器１の送
波面と超音波受波器２の受波面は所定角傾斜しており、
受波面からの反射波は送波面に戻らないので、反射波と
送波器１からの直接波は干渉せず、定常波の発生をしに
＜＜シている。

このため定常波に起因する超音波受波器２の出力信号の
不安定を除去することができる。

第２図は第２実施例を示す説明図である。

第２図（ａ）は超音波検出器と被測定物であるウェブ３
との相対位置を示した図であり、第２図（ｂ）は（ａ）
の斜視図である。

超音波送波器１と超音波受波ｒｉ２は対向して配置され
送波面と受波面は平行に設置されている。

ウェブ３は送波面に対して所定角傾斜している。

超音波送波器１より送波された直接波はウェブ３の対向
面で反射するがこの反射波は送波面よりの直接波と干渉
しないので定常波の発生を防止することができる。なお
、第２実施例では、超音波受波器２の受波面からの反射
波と超音波送波器１からの直接波と干渉するので、第１
実施例のように超音波送波器１の送波面と超音波受波器
２の受波面とを所定角傾斜させることによりこの干渉を
除去するようにすればよい。このようにして受波器の受
信強度により第２図（ｂ）に示すように被測定物の位置
をアナログ的に計測できる。

第３図〜第５図により第３実施例を説明する。

第３実施例は超音波の送波を断続的に行い、送波持続期
間は超音波が送波器と受渡器間を伝播する時間より短く
し、送波断続周期を反射波の干渉が所定値以下に減衰す
る期間とすることにより干渉により発生する定常波の影
響を除去したものである。第３図は第３実施例のブロッ
ク図を示し、第４図は第３図のタイムチャー１・を示し
、第５図は、本実施例の効果を示す図である。

第３図において、■は超音波送波器、２は超音波受波器
であり、超音波送波器ｌと超音波受波器２とは対向して
配置され、送波器と受波器は平行に配置されてもよい。

３はウェブであり、超音波送波器ｌと超音波受波器２と
の中間に配置され、超音波送波器ｌからの直接波を一部
遮断することにより、超音波受波器２では、その遮断さ
れた塗によりウェブ３の位置の検出情報を得る。４は発
振回路であり超音波送波器ｌで送波する超音波の発振信
号Ａを発生する。５はタイミング回路であり、本装置を
制御するタイミング信号を発生する。６は電力増幅回路
で発振回路４の発振した発振信号へを増幅して超音波送
波器ｌが超音波を発生する必要な大きさの駆動信号Ｅを
発生する。７はＡＮＤ回路であり、発振回路４より発振
信号Ａを電力増幅回路６へ伝送する期間をタイミング回
路５　Ｊ、りのタイミング信号Ｂによって制御する。８
は前段増幅回路であり、超音波受波器２が受信しウェブ
３の位置端ｆｉｌＦを増幅する。９はピークホルト回路
で、ウェブ３の位置端ＩＩＦのピーク値をホール］・シ
てそのホールト値Ｇを出力するものであり、タイミング
回路５のタイミング信号Ｂの立ち上がりによって前のホ
ールド値をクリアし、タイミング信号Ｃの立ち上がりに
よってその動作を開始する。１０はサンプルホールド回
路で、タイミング回路５のタイミング信号りの立ち上が
りによってホールド値Ｇをホールドし、信号Ｈとして出
力する。１１は出力回路で、信号Ｈを所定のレベルとし
て出力する０次に第４図を用いて動作を説明する。

発振回路４よりの発振信号Ａはタイミング信号Ｂの期間
のみ電力増幅回路６に供給され増幅されて駆動信号Ｅと
なり超音波送波器１より駆動信号Ｅの発生期間超盲波が
送波される。この超音波送波期間つまりタイミング信号
Ｂが出力している期間は、超音波が超音′６ＪＬ送波器
１と超音波受波器２との距離を伝播する時間より短い時
間に設定する、このため超音波Ｅ’Ｐ生期開期間動信号
Ｅの発生期間）終了後に超音波受波器２にはウェブ３の
位置情報信号Ｆが発生する。この情報信号Ｆのピーク値
はＧとしてホールドされ、タイミング信号りの立ち上が
りによってサンプルホールド（ａＨが得られる。このタ
イミング信号りの立ち上がり時間は位置情報信号Ｆが反
射波による干渉が生じる前の時期であり、このようにし
て位置情報Ｆは反射波による定常波の発生しない状態で
のデータとなる。またタイミング信号Ｂの再開は、反射
波等の悪影響のなくなった時に行われる。

上記の条件で断続的に超音波を発射する場合の効果を第
５図により説明する。

超音波送波器ｌと超音波受波器２を対向して配置し、超
音波を連続的に発射すると、直接波と反１・１波が干渉
して定常波を発生し、この定常波の影響により周囲温度
のわずかな変化でもサンプルホールド回路１０の信号Ｈ
は第５図（ａ）に示すように大きく変化する。しかし超
音波を本実施例のような条件で断続的に発射すると定常
波が発生せず、第５［ｍ（ｂ）に示すように周囲温度が
変化してもサンプルボールド回路１０の信号１−（はな
だらかに変化し安定した出力信号を得ることができる。

なお、本発明はウェブの位置検出のみならず、厚み検出
装置、重層検出装置等送波器と受波器をχ・ｊ向して配
置して被測定物を非接触で測定する検出装置に適用する
ことができる。

［発明の効果〕 本発明によれば、超音波送波器と超音波受波器とを配置
的に配慮することにより、または超音波を所定の条件で
断続的に発生することにより定常波の発生を防止し、周
囲温度変化の影響を受けに＜＜シ、また被測定物の波打
ちや変動に対しても安定した出力信号を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例の原理を示す図、第２図は第２実
施例の原理を示す図、第３図は第３実施例のブロック図
、第４図は第３図のタイミングチャート図、第５図は第
３実施例の効果を示す図である。 １−一超音波送波器　　２−ｍ−超音波受波器３−−−
ウェブ　　　　　４−ｍ−発信回路５−−−タイミング
回路　６一−−電力増幅回路７−−−ＡＮＤ回路　　　
８−ｍ−前段増幅回路９−−−ピークホールド回路 １０−−−　サンプルホールド回路 １１−−一出力回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波送波器と該超音波送波器からの超音波を受波
   する超音波受波器とを対向して配設し、前記超音波送波
   器と前記超音波受波器との間に被測定物を非接触に配置
   してなる超音波検出器において、前記超音波送波器と前
   記超音波受波器との対向面を傾斜させ前記超音波送波器
   からの超音波と前記超音波受波器からの反射波との干渉
   を少なくしたことを特徴とする超音波検出器。 ２、超音波送波器と該超音波送波器からの超音波を受波
   する超音波受波器とを対向して配設し、前記超音波送波
   器と前記超音波受波器との間に被測定物を非接触に配置
   してなる超音波検出器において、前記超音波送波器の超
   音波送波面と、該超音波送波面と対向する前記被測定物
   の対向面とを傾斜させ前記超音波送波器からの超音波と
   前記被測定物の対向面からの反射波との干渉を少なくし
   たことを特徴とする超音波検出器。 ３、請求項１において、前記超音波送波器の超音波送波
   面と、該超音波送波面と対向する前記被測定物の対向面
   とを傾斜させ、前記超音波送波器からの超音波と前記被
   測定物の対向面からの反射波との干渉を少なくしたこと
   を特徴とする超音波検出器。 ４、超音波送波器と該超音波送波器からの超音波を受波
   する超音波受波器とを対向して配設し、前記超音波送波
   器と前記超音波受波器との間に被測定物を非接触に配置
   してなる超音波検出器において、前記超音波送波器から
   の超音波送波を断続的に行い、超音波送波持続期間を超
   音波が前記超音波送波器と前記超音波受波器との距離を
   伝播する時間より短くし、超音波送波断続期間を前記超
   音波の反射波によって前記超音波受波器に得られる信号
   レベルが、前記超音波によって前記超音波受波器に得ら
   れる信号レベルより十分小さくなる期間とすることを特
   徴とする超音波検出器。