JPH0351688Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、超音波を用いて管内径を非接触で
測定する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば配管用鋼管の内径測定には、その
内径の大小によつて多様な方法があつた。例えば
小径管の場合はノギス、ダイヤルゲージなど、直
径が大きくなるに従つて目盛り付伸縮自在棒尺、
巻尺を直径に渡して測定する方法などがある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、単に一部の直径を測定して長大
な管路の総てを推定することが出来ない場合もあ
る。又多数の測定点がある場合や、管内径に連続
的ポロフイルを知ろとする場合には、測定データ
が累積してこの解析に多大な経費を要するばかり
でなく、原理的に不可能な場合が多い。例えば地
下に埋設された管路に土圧が加わり、管形がわず
かに扁平して破壊の予兆を示していても発見出来
ない場合がある。また「三葉内包絡線曲線」のよ
うな「三角おむすび形」の変形は単に直径を計測
しても異常はないものの、実際にはかなりの変形
を示している。

さらに、前記の棒尺を用いて管内径を測定する
場合、棒の水平度、垂直度などにおいて手作業で
はその正確さを期待出来ないことが多い。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、管の内壁へ超音波を送信す
る少なくとも一つの送信手段と、この送信手段か
ら送信された超音波の管内壁からの反射波を受信
する少なくとも一つの受信手段と、これら送信手
段と受信手段とが外周上に固定されるとともに、
その軸方向を前記管の軸方向と同方向として前記
管内に配置された回転軸と、この回転軸を軸心回
りに回転させる回転手段と、前記回転軸を前記管
の軸心を基準位置として、管の半径方向に摺動さ
せる摺動手段と、前記送信手段と受信手段との前
記管内壁に対する超音波の送信・反射・受信の過
程において、その送信から受信までに要する時間
を計測する計測手段と、その計測された時間に基
づいて前記管の半径を演算する演算手段とを備え
たものである。

〔作用〕

この考案においては、超音波の送信器を管の内
側に設け、この管の半径方向に向つて超音波を送
信すると、上記超音波は管内壁に当たつて反射し
て返つて来る。この超音波を超音波受信器によつ
て受信し、上記送信から受信するまでの時間を計
測したり記憶したりすると共に、あらかじめ求め
ておいた空気中の音速等を含む計算式等を用いて
演算して管の半径を求める。上記送信器と受信器
を一体として回転して半径と回転角との線図を得
ることもでき、更に上記超音波の発信器と受信器
とを一体として半径方向に移動させ計測・記録さ
せることもできる。そして記録されたデータはパ
ーソナルコンピユータによつて再処理する。

〔実施例〕

第１図ａ，ｂはこの考案における一実施例を示
す概念図であり、ａはこの正面図、ｂはこの側面
図である。

図において、１は計測の対象となつている管、
２，２′はセンサー軸回転モータ（ステツピング
モータ等）７、ロータリエンコーダ８、超音波送
信器９、超音波受信器９′、スリツプリング１３、
センサ回転軸１４、及びベアリング１５を支える
と共にこれ等を上下方向に移動させるため上下方
向摺動軸、３は固定台、４，４′は固定脚、５，
５′及び６，６′は固定用マグネツト、１０は計
測、記憶、制御、表示機能を含む計測装置、１１
はこの電源、１２は計測装置１０のケーブル、１
３はこのケーブルのねじれ防止用のスリツプリン
グである。

次にこの考案の動作について説明する。先ず、
管１の内径のほぼ中心線と超音波送信器９と超音
波受信器９′（以下送・受信器と言う）などの中
心線とを一致させる。

次に計測装置１０、電源１１、ケーブル１２必
要に応じてパーソナルコンピユータ（図示せず）
などを第１図のように配置する。送・受信器９，
９′は管１の半径方向に揃えて向けておく（但し
送・受信器９，９′が一体のもので兼ねることも
出来る）、次に計測装置１０に気圧・湿度・温度
などの環境条件をセツトしたのち超音波を発信さ
せれば、表示装置（ブラウン管又はデジタルカウ
ンターなど）に送・受信波形又は半径が表示され
る。いまセンサー回転軸モータ７を回転させてロ
ータリエンコーダ８を動作させれば、管１の内径
Ｒとその回転角θとの関係を例えばθ＝1°〜2°の
等角で正確に知ることが出来る。計測したデータ
はスリツプリング１３等を経て計測装置１０内の
データ変換基盤へ送る。データ変換基盤は超音波
発信回路と距離計測回路とデータを記録計に入力
できる状態に変換する回路からなる。距離計測
は、超音波を発信し、受信器に戻るまでの時間を
水晶発信器等のタイマーで計測する。又、音速に
ついての考慮は、上記の環境条件をセツトする代
りに管内雰囲気下で計測した最初の基準距離（例
えば（半径）×２／３）を計測し、この基準距離
比率で演算すれば影響因子である温度や湿度の計
測が不用となる。

計測データはデイスプレイでモニタすることも
できることは上述した。ここで管内に水がある場
合、水面で反射するため、この水位分が誤差とな
る。又計測を行うにあたつては出発点を鉛直基準
とするのが最も良い。

センタのずれの許容量は、例えばJISによる管
の呼び径600Aで±２cm、1000Aで±10cm以内程
度にする必要がある、データの記録は不発揮性の
ICメモリやバブルメモリあるいは磁気式のテー
プレコーダ等の現場での運搬が容易なものを使用
する。これらの記録は、インターフエイスを介し
てパソコンへ入力でき、データ処理が可能とな
る。

なお、第１図に示した構造は、大径管（1.5〜
4mφ程度）用のもの（可搬式）であるが、中小
径管については、自走車やピグ体等へ塔載するこ
とにより比較的容易に実施できよう。

第２図はこの考案に係る実施例の計測装置部分
（第１図に示した番号９，９′，１０，１２に相
当）の計測ブロツク図である。図において、送波
タイミング回路４０はセンサ軸回転モータ７及び
ロータリエンコーダ８を含む回路で、超音波送・
受信器９，９′を回転させて全円周にて距離測定
を行う際、任意角度毎にタイミングパルスを送波
回路４１及び比較回路４３へ同時に発信させる回
路である。又比較回路４３は上記送波タイミング
回路４０よりの直接の信号を送波回路４１から管
１を経由したエコー信号とを比較し、管１からの
反射波の信号の遅れ時間を基準クロツク４４を用
いてカウンタ４５にてカウントさせる機能と、
ICメモリなどに記憶させるための信号を発信す
る機能とを有する。パーソナルコンピユータ３０
は必要に応じてこの記憶データを演算処理するこ
とによつて有用なデータを得ることが出来る。又
比較回路４３以降は、デジタル出力処理の例であ
るがアナログ出力もＡ／Ｄ変換等により、同様に
処理することができる。

第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄはこの考案に係る実施例
における送・受信器９，９′の位置と管形状との
関係を示す説明図である。ａは管形が扁平の少な
い場合で送・受信器９，９′はほぼ中央にあれば
全円周を測定可能であることを示す。ｂは楕円状
の管形の場合において、この考案に係る超音波の
計測に有効な伝播範囲２０（斜線部）を示す。従
つて白地部分２１はエコーが帰らず計測出来ない
部分である。ｃ，ｄは上記ｂ図における白地部分
を計測するために、超音波送・受信器９，９′を
中心より下げたりｃ上げたりｄ、又は左右に移動
させたり（図示せず）によつて、白地部分２１
（計測出来ない部分）を消している様子を示して
いる。

更にこの管内径計測用装置においては、パーソ
ナルコンピユータのソフトウエアの工夫によつて
は単に形状測定に止まらず、その変形の由来につ
いて詳しく解析し直ちに表示させることが出来
る。

〔考案の効果〕

この考案は以上説明したように、超音波を利用
しているため、非接触で管内径を0°〜360°の範囲
に亘つて計測出来るばかりでなく、超音波の送・
受信器を半径方向に移動させれば管形が楕円状な
どに変形していても正確にその形状を測定出来
る。更にその測定値は直ちに表示することの外、
記憶させ演算処理することが出来るから単なる形
状の測定のみならず、管の変形理由などを詳しく
解析出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂこの考案に係る一実施例を示す概
念図であり、ａはこの正面図、ｂはこの側面図で
ある。第２図はこの考案の計測部分のブロツク
図、第３図はこの考案に係る送・受信器の位置と
管形との関係を示す説明図である。 図において、１は管、２は上下方向摺動軸、３
は固定台、４は固定脚、７はセンサ軸回転モー
タ、８はロータリエンコーダ、９，９′は超音波
送・受信器、１０は計測装置、１４はセンサ回転
軸、３０はパーソナルコンピユータである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 管の内径を計測する装置であつて、 前記管の内壁へ超音波を送信する少なくとも一
   つの送信手段と、 この送信手段から送信された超音波の管内壁か
   らの反射波を受信する少なくとも一つの送信手段
   と、 これら送信手段と受信手段とが外周上に固定さ
   れるとともに、その軸方向を前記管の軸方向と同
   方向として前記管内に配置された回転軸と、 この回転軸を軸心回りに回転させる回転手段
   と、 前記回転軸を前記管の軸心を基準位置として、
   前記管の半径方向に摺動させる摺動手段と、 前記送信手段と受信手段との前記管内壁に対す
   る超音波の送信・反射・受信の過程において、そ
   の送信から受信までに要する時間を計測する計測
   手段と、 その計測された時間に基づいて前記管の半径を
   演算する演算手段とを備えたことを特徴とする管
   内径計測用装置。