JPH02309211A - 超音波測定方法及び超音波測定装置 - 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］ 本発明は電磁超音波による薄い金属板の厚さあるいは薄
い金属板中の弾性波の速度の測定方法並びに装置に間す
るものである。

［従来技術］ この種の装置としては第１図に示すものがあった。

第１図はパルス圧電超音波法の構成図である。第１図に
おいてｌはトリガ信号発生装置を、２はパルス電圧発生
装置を、３は信号増幅器を、４はオシロスコープを表わ
している。５は圧電式超音波変換子（圧電性の材料で作
られた超音波発受信兼用の変換子）を、６は被検体であ
る金属板を、７は圧電式超音波変換子５と金属板６を音
響的にカプリングするための音響カプリング液（水、油
。

グリセリン等が通常使用される）を表わしている。

トリガ信号発生装置１はパルス電圧発生装置２とオシロ
スコープ４のＹ軸に繰り返しトリガ信号を与える。パル
ス電圧発生装置２はトリガ信号を与えられると同時にパ
ルス電圧を発生しこれを圧電式超音波変換子５に与える
。これによりパルス超音波８が発生し下方へ伝播してい
く。下方へ伝播゛　　していくパルス超音波８は金属板
６の底面で反射し上方へもどっていくパルス超音波９と
なる。これはさらに金属板６の上面で反射し再び下方へ
伝播していく。このようにパルス超音波は減衰して消滅
するまで金属板中を幾度も往復する。上方へもどってい
くパルス超音波９は圧電式超音波変換子５へ到達しこれ
によって検出される。検出された信号は信号増幅器３に
よって増幅されさらにオシロスコープ４のＹ軸に与えら
れる。このようにして得られたオシロスコープ４の画面
を第２図に示す。横軸（Ｙ軸）は時間軸を示している。

１０は発生したパルス超音波を、１１は金属板中を１回
往復してもとってきた第１エコーを、１２，１３．１４
はそれぞれ２回、３回、４回往復してもどってきた第２
エコー、第３エコー、第４エコーを示している。これら
のエコーの時間間隔すなわち超音波が金属板中を往復伝
播する時間をｔとい　金属板中を伝播する超音波の音速
Ｖがあらかしめ知られている場合は金属板の厚さＤは次
式でもとめられる。

Ｄ＝ｖｔ／２　　　　　　　　　　　（１）また金属板
の厚さＤがあらかじめ知られている場合は金属板中を伝
播する超音波の音速Ｖが次式でもとめられる。

ｖ　＝　２０　／　ｔ　　　　　　　　（２）口発明が
解決しようとする問題点］ しかしながらこのパルス圧電超音波法では発信したパル
ス超音波のパルス持続時間Δｔをエコーの時間間隔ｔよ
り短くしなければエコー列１１，１２．１３．１４を時
間的に分離できずｔの測定が不能となる。パルス超音波
のパルス持続時間Δｔは技術的に無限に短くすることは
できない。そのためこの方法は薄い金属板には応用でき
ない。またこの方法では音響カプリング液が必要であり
これによフて金属板が汚されることは避けられない。

磁界と渦電流の相互作用により金属中にパルス超音波を
発生させ、またその逆の過程によりパルス超音波を検出
するパルス電磁超音波法は音響カプリング液を使用する
必要がないため金属板を汚すことはなく好都合であるが
、この場合でも発信したパルス超音波の持続時間Δｔを
エコーの時間間隔ｔより短くしなければエコー列を時間
的に分離できずｔの測定が不能となる。Δｔを小さくす
るためにはできる限り高周波のパルスを使用する必要が
あるが、このために提案された方法（電磁超音波計測装
置［特開昭６１−１４５４５６１　）ですらせいぜい３
．２ＭＨｚの高周波パルスが出来るにすぎない。

この場合Δｔは約０．３μｓとなるにすぎず、Ｎい金属
板に応用できないことはパルス圧電超音波法と同様であ
る。

パルス圧電超音波法では不可能な薄い金属板の厚さ測定
をするための共振圧電超音波法が既に知られている（例
えばパ非破壊検査便覧“２日本非破壊検査協会、昭和４
２年発行、４８６頁）。この共振圧電超音波法の原理を
第３図に示す。広帯域型の圧電式超音波変換子１５に周
波数がＦの連続的高周波電圧を印加すると薄い金属板１
６に連続超音波が発生してその中を往復伝播する。周波
数Ｆが次式をほぼ満足するとき薄い金属板１６の厚さｄ
が連続超音波の波長の半分の整数倍となり。

いわゆる厚み共振がおこって強い超音波の定在波が発生
することが知られている。

ｄ＝ｎ　（入／２）＝ｎ　（ｖ／２Ｆ）　　　　（３）
、’、　Ｆ　＝　ｎ　（ｖ　／　２　ｄ　）　　　　　
　　　　　　（４）ここで　　　λ：超音波の波長 ■＝超音波の音速度 Ｆ：超音波の周波数 ｄ：薄い金属板の厚さ ｎ：超音波共振の次数であり 正の整数である 第３図において１７は上式のｎが２の場合に発生した超
音波の定在波の分布を示している。

このように共振がおこっ存場合の周波数Ｆを測定するこ
とにより、金属板中を伝播する超音波の音速Ｖがあらか
じめ知られている場合は（３）式により薄い金属板１６
の厚さｄを得ることができる。

また薄い金属板１６の厚さｄがあらかじめ知られている
場合は金属板中を伝播する超音波の音速Ｖが次式でもと
められる。

ｖ　＝　２　Ｆ　ｄ　／　ｎ　　　　　　　　　　　（
５）しかしながら共振圧電超音波法においては共振がお
こる周波数は（４）式で表わされるＦには厳密には一致
しないことが知られている。すなわち共振圧電超音波法
においては広帯域型の圧電式超音波変換子１５と音響カ
プリング液７と薄い金属板１６の全体を含めた系におい
て共振がおこり、その時の共振周波数は薄い金属板１６
のみにおいて共振がおこる場合の周波数とは少しずれる
ことが知られているのである。従って共振圧電超音波法
によっては精度の高い金属板の厚さ測定あるいは金属板
中の超音波の音速測定をすることはできない。

第４図には電磁超音波変換子１８を使用した共振電磁超
音波法の原理を示す。これは共振圧電超音波法における
広帯域型の圧電式超音波変換子１５のかわりに音響カプ
リング液を使用する必要のない電磁超音波変換子１８を
使用しているがその他は共振圧電超音波法と同様である
。これは音響カプリング液を使用せず電磁気的なカプリ
ングで超音波の発受信を行なうため、電磁超音波変換子
１８と薄い金属板１６との音響的なカプリングはなく超
音波の共振は薄い金属板１６中のみでおこり（４）式が
厳密に成立する。従って共振電磁超音波法により薄い金
属板の厚さや薄い金属板中の超音波の音速を厳密に測定
することができる。また共振電磁超音波法では音響カプ
リング液を使用する必要がないため金属板を汚すことは
なくさらに好都合である。

このような共振電磁超音波法の原理上の利点は当該技術
分野の専門家であれば思いつくことであろう。しかしな
がらこのように原理的に利点のある共振電磁超音波法が
これまで産業上有効に利用されなかったのは共振電磁超
音波法に特有の技術上の問題点を解決するのが困難であ
ったためである。

電磁超音波法では電気エネルギーと音響エネルギーとの
間の変換効率が非常に悪いので超音波を検出するために
極めて高感度な電子回路を使用しなければならない。パ
ルス電磁超音波法においては電磁超音波変換子に強いパ
ルス電流を加えて超音波を発生させ、このパルス電流の
持続時間終了後に金属板の底面からもどってきた超音波
を検出するため、このパルス電流が超音波検出用の高感
度な電子回路に悪影響を及ぼすことは無かった。しかし
ながら共振電磁超音波法においては電磁超音波変換子に
連続的高周波電流を加える必要があるが、これが高感度
な電子回路に非常に大きな影響を及ぼし、たとえ金属板
中に電磁超音波の共振がおこってもこれを検出すること
ができない。

本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもの、であり、薄い金属板の厚さあるいは薄
い金属板中の音速を、音響カプリング液を使用すること
なく非接触且つ非破壊的に、厳密に測定するための共振
電磁超音波測定方法ならびに共振電磁超音波測定装置を
提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段と実施例］以下この発明
を第５．６，７．８図を用いて説明する。第５図におい
て１９は棒型の永久磁゛石、２０は棒型の永久磁石Ｉ９
により生じた磁束であり。

２１ａは偏平なコイル、１６は薄い金属板である。

２１ｂはこの偏平なコイルの形を示している。

２２は棒型の永久磁石１９と偏平なコイル２１ａとで構
成される永久磁石型電磁超音波変換子てある。磁束２０
は薄い金属板工６の表面に垂直である。２３はマイクロ
コンピュータ−である。２４はマイクロコンピュータ−
２３の指令どおりの周波数ｆの高周波電圧を発生するこ
とのできる可変周波数ローカル発信器である。２６は一
定の安定した周波数ｆ。の高周波電圧を発生することの
できる安定周波数発信器である。２６は発信用ミキサー
回路である。　　可変周波数ローカル発信器２４からの
周波ｒ１１ｆの高周波電圧と安定周波数発信器２５から
の周波数ｆ。の高周波電圧とは発信用ミキサー回路２６
によって混合され、その結果９周波数がＦ＝ｆ−ｆｏの
高周波電圧と周波数がＦ’＝ｆ＋ｆｏＯ高周波電圧とを
生ずる。２７は低域通過フィルターであり９周波数がＦ
＝ｆ−ｆｏＯ高周波電圧を通過させ２周波数がＦ’＝ｆ
＋ｆｏの高周波電圧は通過させない。　　マイクロコン
ピュータ−２３の指令により可変周波数ローカル発信器
２４の発信周波数ｆをｆｌからｆ２まで掃引させると低
域通過フィルター２７の出力高周波電圧の周波数はＦ、
＝ｆ、−ｆｏからＦ２＝ｆ２−ｆｏまで掃引されること
になる。　　２８は発信用ゲート電子回路でありマイク
ロコンピュータ−２３の指令により７秒毎に−Ｔ０秒間
だけ高周波電圧を通過させる。

第６（ａ）図にこの発信用ゲート電子回路２８の開閉の
タイミングを示す。２９は高周波電力増幅器である。発
信用ゲート電子回路２８を通過した高周波電圧は高周波
電力増幅器２９、により電力増幅される。　　高周波電
力増幅器２９に接続されているコイル２１ａには周波数
がＦである断続的高周波電圧が与えられる。　　この断
続的高周波電圧の波形を第６（ｂ）図に示す。　　第６
（ｃ）図には第６（ａ）図の発信用ゲート電子回路２８
の開閉のタイミングを拡大したものを示す。　　　また
第６（ｄ）図には第６（ｂ）図の断続的高周波電圧の波
形を拡大したものを示す。　　この結果コイル２１ａに
は周波数がＦである断続的高周波電流が流れる。結局、
第５図においてマイクロコンピュータ−２３，可変周波
数ローカル発信器２４゜安定周波数発信器２５５発信用
ミギサ−回路２６゜低域通過フィルタ−２７８発信用ゲ
ート電子回路２８、高周波電力増幅器２９は一体となり
周波数可変の断続的高周波電流発生装置３０となってい
る。

コイル２１ａに周波数がＦである断続的高周波電流が流
れると薄い金属板１６内の表面に近い部分に、薄い金属
板１６の表面に平行且つ紙面に垂直な方向に周波数がＦ
である高周波渦電流３１が誘起する。高周波渦電流３１
は磁束２０と相互作用し薄い金属板１６内の表面に近い
部分に９表面に平行且つ紙面に平行な２周波数がＦであ
る高周波電磁力３２を生ずる。この高周波電磁力３２よ
り周波数がＦである横波超音波が発生し、薄い金属板１
６の底面に向かって伝播していく。もし発信用ゲート電
子回路２８が開いている時間、すなわち高周波電磁力３
２が発生している時間ΔＴ、が。

超音波が薄い金属板１６内を往復伝播する時間ｔより永
い場合は、底面より反射してもどってきた横波超音波と
新たに発生する横波超音波が重なりあう。　　周波数Ｆ
をＦ、＝ｆ、−ｆ。からＦ２＝ｆ２−ｆｏまて掃引して
いく途中で、薄い金属板１６の厚さｄが横波超音波の波
長入、の半分の整数倍に等しくなる場合には共振条件が
成立し特に強い横波超音波の定在波が生じる。このよう
な共振条件は数式を使って次ぎのように書き表される。

ｄ＝ｎ（入、／２） ＝ｎ　（ｖ、／２Ｆ）　　　　　　　（５）したがって Ｆ＝ｎ　　（ｖ、／２ｄ）　　　　　　　　　　（６）
；、ｖ、＝２Ｆｄ／ｎ　　　　　　　　　　（７）ここ
て　　　ｖｓ：横波超音波の音速 ｄ：薄い金属板の厚さ ｎ：超音波共振の次数であり 正の整数である。

第５図において３３はｎ＝２の場合の共振条件下で発生
した横波超音波の定在波の強度の分布を示している。こ
の横波超音波の定在波３３は発信用ゲート電子回路２８
が問いた後に短時間で一定の強度に成長し２発信用ゲー
ト電子回路２８が問いている時間すなわち高周波電磁力
３２が発生している時間ΔＴ、内は一定の強度を保って
いるが９発信用ゲート電子回路２８が閉じた直後から減
衰して小さくなっていき、やがて消滅する。　　次にこ
の横波超音波の定在波の検出方法について説明する。横
波超音波の定在波３３にもとづく金属の振動３４は磁束
２０と相互作用し渾い金属板１６内の表面に近い部分に
、薄い金属板１６の表面に平行且つ紙面に垂直な方向に
周波数がＦである新たな高周波渦電流３５を発生させる
。　　この新たな高周波渦電流３５は電磁誘導の原理に
よりコイル２１ａに周波数がＦである高周波電圧を誘起
する。

このようにしてコイル２１ａに誘起した高周波電圧の波
形を第６（ｅ）図に示す。　　この高周波電圧は横波超
音波の定在波の強度に比例するため第６（ｅ）図は横波
超音波の定在波の強度の波形をも表わしていると考えて
よい。すなわち第６（ｅ）図は横波超音波の定在波の発
生と成長、−足止。

減衰と消滅９等の全ての過程を表わしていると考えてよ
い。コイル２１ａにはこのように、高周波電力増幅器２
９より与えられた高周波電圧（第６（ｄ）図）と横波超
音波の定在波により誘起した高周波電圧（第６（ｅ）図
）とが同時に発生しているわけである。第６（ｆ）図に
これらの両高周波電圧の波形を同時に示している。実際
には横波超音波の定在波により誘起した高周波電圧は高
周波電力増幅器２９より与えられた高周波電圧に比べて
極めて小さいが、第６（ｆ）図において便宜上大きくえ
がかれている。

このように横波超音波の定在波により誘起した高周波電
圧は高周波電力増幅器２９より与えられた高周波電圧に
比べて極めて小さいため、前者を信号処理するためにコ
イル２１ａを高感度な電子回路に直接接続すると後者の
せいて高感度な電子回路が飽和してしまいしばらくの間
正常に働かなく′なってしまう。その結果横波定在波に
より誘起した高周波電圧のみを分離して検出することが
非常に困難となるが、この分離検出を可能にする方法を
次に説明する。第５図においてコイル２１ａに発生して
いる高周波電圧を広帯域増幅器３６により低倍率増幅し
、さらに受信用ゲート電子回路３７を通す。　　受信用
ゲート電子回路３７は発信用ゲート電子回路２８が閉じ
た直後から任意の時間ΔＴ２だけ、ただし最長でも次に
発信用ゲート電子回路２８が開く直前までの時間だけ、
換言すれば断続的高周波電流発生装置３０のいわば休止
時間以内だけ開くようにマイクロコンピュータ−２３の
指令により制御されている。第６（ｇ）図にこの受信用
ゲート電子回路３７の開閉のタイミングを示す。このよ
うに制御された受信用、ゲート電子回路３７を通過して
きた高周波電圧の波形を第６（ｈ）図に示す。すなわち
コイル２１ａに発生している高周波電圧のうち超音波の
定在波の減衰過程に誘起された高周波電圧のみが受信用
ゲート電子回路３７を通過していることがわかる。　　
このように広帯域増幅器３６．受信用ゲート電子回路３
７、マイクロコンピュータ−２３は一体となって超音波
の定在波の減衰過程に誘起された高周波電圧のみを通過
させるゲート電子回路装置３８を構成しているわけであ
る。ただしこの高周波電圧がある程度大きければ広帯域
増幅器３６は必ずしも必要ではない。

このように減衰過程の超音波の定在波のみに注目して超
音波の共振の有無を感度よく検出するためにさらに次の
ような方法をとる。受信用ゲート電子回′＃ｉ３７の出
力には上記の重要な超音波の定在波の減衰過程に誘起さ
れた高周波電圧（その周波数はＦ）の他に不用な高周波
ノイズ（これには多くの周波数が含まれているがｆ７で
表わす）が同時に含まれている。このノイズを除去する
ことが重要である。受信用ゲート電子回路３７からのこ
れらの出力（その周波数はＦとｆ。）と可変周波数ロー
カル発信器２４からの出力（その周波数はｆ）は受信用
ミキサー回路３９により混合される。受信用ミキサー回
路３９の出力の周波数はｆ−Ｆ＝ｆ　　（ｆ　　ｆｏ）
　”ｆ（１，ｆ＋Ｆ＝ｆ＋　（ｆ　　ｆｏ）＝２ｆ−ｆ
ｏ、ｆ＋ｆｎ、ｆ−ｆ、である。これらはさらに周波数
ｆ。とその周辺のみを通過させる狭帯域フィルター４０
に人力される。狭帯域フィルター４０の出力は周波数が
ｆ−Ｆ＝ｆ。である高周波電圧すなわち横波超音波の定
在波にもとづく高周波電圧のみとなる。これはさらに増
幅器４１で増幅される。結局、マイクロコンピュータ−
２３゜可変周波数ローカル発信器２４．受信用ミキサー
回路３９．狭帯域フィルター４０．増幅器４１は一体と
なり９周波数可変の断続的高周波電流発生装置３００周
波数Ｆと常に同じ周波数の高周波電圧、すなわち超音波
の定在波が発生している場合はその周波数Ｆと同じ周波
数の高周波電圧のみを増幅する周波数可変の増幅装置４
２となっているわけである。このようにすることにより
ノイズの影響を受けることが極めて少なく超音波の定在
波の減衰過程にもとづく高周波電圧のみを増幅するため
極めて好都合である。

増幅された高周波電圧は整流回路４３により整流化され
た後に平滑化回路４４により平滑化され直流電圧となり
、さらにＡＤ変換器４５によりディジタル化されマイク
ロコンピュータ−２３に与えられる。マイクロコンピュ
ータ−２３はこの結果をＣＲＴ４６に表示する。　　薄
い金属板として厚さ０．５４ｍｍのアルミニュウム板を
使用し周波数ＦをＩＭ）Ｉｚから１３．５ＭＨｚまで掃
引して得られたＣＲＴ表示の結果を第７図に示す。第７
図において４つのピークが見られるが、これらは次数ｎ
が１．２，３゜４である超音波共振のピークである。全
てのデータはディジタル化されているため、マイクロコ
ンピュータ−２３は単にＣＲＴにこれらの結果を表示す
るのみではなくこれらのディジタルデータを処理するこ
とによりピークを判定し超音波共振が起こっている周波
数を検出することができる。

その結果、各ピークの周波数はそれぞれ２．８５Ｍ）Ｉ
ｚ。

５．７０ＭＨｚ、８．５５Ｍ［ｚ、１１．４０Ｍ）Ｉｚ
であることがわかった。

結局、マイクロコンピュータ−２３，整流回路４３、平
滑化回路４４．ＡＤ変換器４５．ＣＲＴ４６は　一体と
なフて超音波共振周波数検出装置４７を構成しているわ
けである。これらの結果と（７）式を利用してマイクロ
コンピュータ−２３によりこのアルミニュウム板の横波
超音波の音速を計算した結果、　　３０７８ｍ／ｓが得
られた。あらかじめ音速がわかっている場合には（５）
式により厚さを計算できることは言うまでもない。

上記実施例ではマイクロコンピュータ−２３がディジタ
ルデータを処理することによりピークを判定し超音波共
振が起こっている周波数を検出したがそのかわりに第８
図に示すような方法をとることもできる。第８図におい
て平滑化回路４４の出力と標準直流電圧発生器４８の出
力とはコンパレーター回路４９に入力され比較される。

ここで標準直流電圧発生器４８の出力電圧を超音波共振
のピーク値の半分に設定しておく。コンパレーター回路
４９は平滑化回路４４の出力が標準直流電圧発生器４８
の出力より大きい場合だけ一定の電圧（例えば５Ｖ）を
出力し、そうでない場合は出力しないようにしておく。

　　　このような条件下において周波数ＦをＩＭＨｚか
ら１３゜５Ｈｚまで掃引していくと、平滑化回路４４の
出力が超音波共振のピーク値の半分に達し、さらに増加
してピーク値となり２次に減少してまたピーク値の半分
になるまでの短時間２１８秒だけ、コンパレーター回路
４９が一定の電圧（例えば５Ｖ）を出力する。このコン
パレーター回路４９の出力はディジタルタイマー回路５
０につながれておりこれによりΔＴ、が測定される。　
　コンパレーター回路４９の出力は計数用ゲート電子回
路５１の制御にも使用されそれを２１０秒だけ開く。　
　一方低域通過フイルター２７の高周波電圧出力は計数
用ゲート電子回路５１につながれておりその結果ΔＴ１
秒間だけこれを通過しディジタル計数回路５２におくら
れそれにより２１２秒間の振動の回数Ｎが計数される。

ディジタルタイマー回路５０とディジタル計数回路！３
２とはディジタル割算回路５３につながれておりこれに
よりＦ、＝Ｎ／ΔＴ、が計算される。Ｆ、は超音波共振
ピークの周辺の周波数の平均値であるためほぼピークの
周波数に等しい。　　結局、整流回路４３、平滑化回路
４４．標準直流電圧発生器４８゜コンパレーター回路４
９．ディジタルタイマー回路５０．計数用ゲート電子回
路５１．ディジタル計数回路５２．ディジタル割算回路
５３は一体となって簡易な超音波共振周波数検出装置５
４を構成しているわけである。

上記実施例では磁束発生装置として永久磁石を用いたが
そのかわりに電磁石を使用することもできる。また上記
実施例では薄い金属板の表面に垂直な方向の磁束を発生
する磁束発生装置を用いて横波超音波を共振発生させた
が、薄い金属板の表面に平行な方向の磁束を発生する磁
束発生装置を用いることにより縦波超音波を共振発生さ
せる事もできる。また薄い金属板の表面に斜め方向の磁
束を発生する磁束発生装置を用いればこの磁束は表面に
垂直な方向ならびに平行な方向の成分を有するため横波
超音波ならびに縦波超音波を同時に共耐発生させる事も
できる。上記実施例では角型の゛　　偏平なコイルを用
いたが円形等の他の形のコイルを用いてもよい。また上
記実施例では超音波発生と検出を兼ねたただ１つのコイ
ルを用いたが、超音波発生用コイルと超音波検出用コイ
ルを別にすることもてきる。また上記実施例では高周波
電力増幅器２９にコイル２１ａを直接的に接続したがそ
の間にクロスダイオード（２つのダイオードをそれらの
方向性が互いに逆になるように並列に接続したもの）を
挿入して高周波電力増幅器２９からのノイズを削減する
ようにしてもよい。また上記実施例では周波数ＦをＩＭ
Ｈｚから１３．５ＭＨｚまで掃引しているのみであるが
、もつと広い範囲であってもよいし、またもつと狭い範
囲であってもその範囲のなかに超音波共振のピークが少
なくとも１つ含まれていさえすればなんらさしつかえな
いことは言うまでもない。また上記実施例ではマイクロ
コンピュータ−２３により周波数を制御された可変周波
数ローカル発信器２４を用いたがそのかわりに電圧−周
波数変換方式やその他の方式の可変周波数ローカル発信
器を用いてもよい。　　また上記実施例では発信用ゲー
ト電子回路２日並びに受信用ゲート電子回路３７をマイ
クロコンピュータ−２３により制御したがそのかわりに
あらかじめタイミングを調整した矩形波発生回路により
制御してもよい。また上記実施例では厚さ０．５４ｖａ
の薄い金属板を使用したが、それ以上の厚い金属板にも
応用できる。また金属板に限らず、少なくともその表面
が導電性を有する材料であればこの方法を応用できる。

また板状の材料のみでなくパイプのように湾曲した表面
を有する材料であってもその肉厚がほぼ一定であればこ
の方法を応用できる。

また独立した板状のもののみてなく、ある別の基盤材料
の上につけられたコーティング層の厚さ測定にも応用で
きる。この場合には基盤材料が導電性を有しておればそ
こに発生した超音波がコーティング層にも伝わるためコ
ーティング層はかならずしも導電性を有する必要はない
。また上記実施例では薄い金属板の厚さあるいは超音波
の音速を測定したが、圧延された金属板のように異方性
を有する材料の場合には横波超音波の音速、あるいは縦
波超音波の音速、あるいはそれらの両方を測定し、これ
らと関係のある圧延された金属板の材質を推定すること
も出来る。また板状の貴金属の横波超音波の音速あるい
は縦波超音波の音速あるいはそれらの両方を測定し、こ
れらと関係のある貴金属の純度を推定することも出来゛
る。

［効果コ 以上のように、この発明によれば薄い金属板あるいは薄
い導電性の板等の厚さ、超音波の音速、それと関連のあ
る材質、純度等を、音響カプリング液を使用することな
く非接触且つ非破壊的に、厳密に測定することができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波測定法であるパルス圧電超音波法
の構成図である。　　第２図は従来の超音波測定法であ
るパルス圧電超音波法によって得られたオシロスコープ
の画面であり、超音波エコーが示されている。　　第３
図は従来の超音波測定方法である共振圧電超音波法の原
理を説明する図である。　　第４図は共振電磁超音波法
の原理を説明する面である。　　第５図は本発明の一実
施例の構成ならびに原理を説明する図である。第６図は
本発明を構成する各電子回路での高量波電圧の波形図で
ある。第７図は本発明によりて得られた超音波共振のピ
ークを示す図である。第８図は本発明の他の実施例であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁束発生装置とコイルとから成る電磁超音波変換子
   のコイルに高周波電流持続時間が被検体である導電性材
   料の厚さを超音波が１往復するに要する時間より長い断
   続的高周波電流をその周波数を掃引しつつ流して前記導
   電性材料中に共振超音波を発生させ、前記共振超音波に
   より前記コイルに誘起する高周波電圧を前記断続的高周
   波電流の周波数と常に同じ周波数の高周波電圧のみを増
   幅する増幅器により前記断続的高周波電流の休止時間内
   だけ増幅することにより共振超音波の周波数を検出し、
   前記共振超音波の周波数より前記導電性材料の厚さある
   いは前記導電性材料中の超音波の音速あるいは前記導電
   性材料の材質を得ることを特徴とする超音波測定方法。 ２、磁束発生装置と第１のコイルと第２のコイルとから
   成る電磁超音波変換子の第１のコイルに高周波電流持続
   時間が被検体である導電性材料の厚さを超音波が１往復
   するに要する時間より長い断続的高周波電流をその周波
   数を掃引しつつ流して前記導電性材料中に共振超音波を
   発生させ、前記共振超音波により前記第２のコイルに誘
   起する高周波電圧を前記断続的高周波電流の周波数と常
   に同じ周波数の高周波電圧のみを増幅する増幅器により
   前記断続的高周波電流の休止時間内だけ増幅することに
   より共振超音波の周波数を検出し、前記共振超音波の周
   波数より前記導電性材料の厚さあるいは前記導電性材料
   中の超音波の音速あるいは前記導電性材料の材質を得る
   ことを特徴とする超音波測定方法。 ３、磁束発生装置とコイルとから成る電磁超音波変換子
   と、周波数可変の断続的高周波電流発生装置と、ゲート
   電子回路装置と、周波数可変の増幅装置と、共振周波数
   検出装置とから構成されることを特徴とする超音波測定
   装置。 ４、磁束発生装置と第１のコイルと第２のコイルとから
   成る電磁超音波変換子と、周波数可変の断続的高周波電
   流発生装置と、ゲート電子回路装置と、周波数可変の増
   幅装置と、共振周波数検出装置とから構成されることを
   特徴とする超音波測定装置。 ５、磁束発生装置とコイルとから成る電磁超音波変換子
   と、コンピューターにより制御される周波数可変の断続
   的高周波電流発生装置と、コンピューターにより制御さ
   れるゲート電子回路装置と、コンピューターにより制御
   される周波数可変の増幅装置と、コンピューターにより
   制御される共振周波数検出装置とから構成されることを
   特徴とする超音波測定装置。 ６、磁束発生装置と第１のコイルと第２のコイルとから
   成る電磁超音波変換子と、コンピューターにより制御さ
   れる周波数可変の断続的高周波電流発生装置と、コンピ
   ューターにより制御されるゲート電子回路装置と、コン
   ピューターにより制御される周波数可変の増幅装置と、
   コンピューターにより制御される共振周波数検出装置と
   から構成されることを特徴とする超音波測定装置。 ７、周波数可変の断続的高周波電流発生装置がマイクロ
   コンピューターと可変周波数ローカル発信器と安定周波
   数発信器と発信用ミキサー回路とフィルターと発信用ゲ
   ート電子回路と高周波電力増幅器とから成り、ゲート電
   子回路装置が広帯域増幅器と受信用ゲート電子回路とマ
   イクロコンピューターとから成り、周波数可変の増幅装
   置がマイクロコンピューターと可変周波数ローカル発信
   器と受信用ミキサー回路と狭帯域フィルターと増幅器と
   から成り、共振周波数検出装置がマイクロコンピュータ
   ーと整流回路と平滑化回路とＡＤ変換器とから成る請求
   項３に記載の超音波測定装置。 ８、周波数可変の断続的高周波電流発生装置がマイクロ
   コンピューターと可変周波数ローカル発信器と安定周波
   数発信器と発信用ミキサー回路とフィルターと発信用ゲ
   ート電子回路と高周波電力増幅器とから成り、ゲート電
   子回路装置が広帯域増幅器と受信用ゲート電子回路とマ
   イクロコンピューターとから成り、周波数可変の増幅装
   置がマイクロコンピューターと可変周波数ローカル発信
   器と受信用ミキサー回路と狭帯域フィルターと増幅器と
   から成り、共振周波数検出装置がマイクロコンピユータ
   ーと整流回路と平滑化回路とＡＤ変換器とから成る請求
   項４に記載の超音波測定装置。 ９、共振周波数検出装置が整流回路と平滑化回路と標準
   直流電圧発生器とコンパレーター回路とディジタルタイ
   マー回路と計数用ゲート電子回路とディジタル計数回路
   とディジタル割算回路とから成る請求項３に記載の超音
   波測定装置。 １０、共振周波数検出装置が整流回路と平滑化回路と標
   準直流電圧発生器とコンパレーター回路とディジタルタ
   イマー回路と計数用ゲート電子回路とディジタル計数回
   路とディジタル割算回路とから成る請求項４に記載の超
   音波測定装置。