JPH06118168A - 超音波距離測定装置 - Google Patents
超音波距離測定装置Info
- Publication number
- JPH06118168A JPH06118168A JP26500492A JP26500492A JPH06118168A JP H06118168 A JPH06118168 A JP H06118168A JP 26500492 A JP26500492 A JP 26500492A JP 26500492 A JP26500492 A JP 26500492A JP H06118168 A JPH06118168 A JP H06118168A
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- Japan
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- wave
- signal
- pulse
- detector
- electric signal
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】不感帯のない超音波距離測定装置を提供する。
【構成】信号発生器１で発生したパルス電気信号SFを第
１変換器10でパルス音波Ｆに変換して送波面11から送出
する。間隙ｄを介して送波面11に対向する面で反射した
パルス音波Ｒが送波面11と同一平面上で隣接する受波面
13に帰来し、第２変換器12がこれをパルス電気信号SRに
変換する。信号発生器１からパルス電気信号SF発生のタ
イミング信号を信号線15により検波器14へ加える。検波
器14が、タイミング信号から対応パルス電気信号の前記
第２変換器12への帰来までの時間を検出することによ
り、パルス音波が往復した間隙ｄの長さを測定する。
１変換器10でパルス音波Ｆに変換して送波面11から送出
する。間隙ｄを介して送波面11に対向する面で反射した
パルス音波Ｒが送波面11と同一平面上で隣接する受波面
13に帰来し、第２変換器12がこれをパルス電気信号SRに
変換する。信号発生器１からパルス電気信号SF発生のタ
イミング信号を信号線15により検波器14へ加える。検波
器14が、タイミング信号から対応パルス電気信号の前記
第２変換器12への帰来までの時間を検出することによ
り、パルス音波が往復した間隙ｄの長さを測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波距離測定装置に
関し、とくに相対的に移動し得る二つの近接対向面の間
の微小間隙の測定に適する超音波距離測定装置に関す
る。
関し、とくに相対的に移動し得る二つの近接対向面の間
の微小間隙の測定に適する超音波距離測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】建設技術の高度化に伴い、相対的に移動
し得る二つの近接対向面間の微小間隙の正確な測定を必
要とする装置や設備が増えている。例えば、シールド掘
進機による掘削を用いるトンネル構築工事では、地盤を
一定距離だけ掘進するごとに、シールド掘進機の外周壁
である円筒形のシールド・スキンプレートの後端部の内
側に、掘削後のトンネル内壁となるセグメントを組立て
る。この場合、シールド・スキンプレートの内側表面と
組立てられるセグメントの外面との間の微小間隙を正確
に調整せずに、シールド・スキンプレートの中心とセグ
メントの中心との間に偏心を残したままセグメントを固
定すると、その後、前記一定距離だけ再び掘進した後に
行う次回のセグメント組立ての際に、前記一定距離だけ
進んだシールド・スキンプレートの内側と次回のセグメ
ントとの間に前記残された偏心に起因する干渉が生じ、
セグメント組立てが困難になる問題が報告されている。
し得る二つの近接対向面間の微小間隙の正確な測定を必
要とする装置や設備が増えている。例えば、シールド掘
進機による掘削を用いるトンネル構築工事では、地盤を
一定距離だけ掘進するごとに、シールド掘進機の外周壁
である円筒形のシールド・スキンプレートの後端部の内
側に、掘削後のトンネル内壁となるセグメントを組立て
る。この場合、シールド・スキンプレートの内側表面と
組立てられるセグメントの外面との間の微小間隙を正確
に調整せずに、シールド・スキンプレートの中心とセグ
メントの中心との間に偏心を残したままセグメントを固
定すると、その後、前記一定距離だけ再び掘進した後に
行う次回のセグメント組立ての際に、前記一定距離だけ
進んだシールド・スキンプレートの内側と次回のセグメ
ントとの間に前記残された偏心に起因する干渉が生じ、
セグメント組立てが困難になる問題が報告されている。
【０００３】このような微小間隙の調整は必然的にその
測定を必要とする。従来の超音波による微小間隙測定方
法の一例を図2(A)に示す。例えばシールド・スキンプレ
ートの後端部などの固定部材B1に、信号発生器１によっ
て駆動される超音波の送受波器３を埋め込む。例えばセ
グメント等の可動部材B2が微小間隙ｄを介して矢印Ｖで
示されるように固定部材B1に対して接近・離隔する。送
受波器３の送受波面４からは、図2(B)に示すような超音
波の送出波Ｆが可動部材B2に向けて送出される。可動部
材B2の表面で反射した図2(B)の反射波Ｒが送受波面４に
入射し、送受波器３がこれを電気信号に変換する。検波
器５が、送出波Ｆの送出時と反射波Ｒの帰来時との差ｔ
(=t1-to)を検出する。ただし、パルス電気信号SFが信号
発生器１から出て送受波面４で送出波Ｆにされるまでの
時間は電気信号処理であって無視できるものとし、反射
波Ｒが送受波面４に入射してから検波器５で検出される
までの時間も同様に電気信号処理であって無視できるも
のとする。
測定を必要とする。従来の超音波による微小間隙測定方
法の一例を図2(A)に示す。例えばシールド・スキンプレ
ートの後端部などの固定部材B1に、信号発生器１によっ
て駆動される超音波の送受波器３を埋め込む。例えばセ
グメント等の可動部材B2が微小間隙ｄを介して矢印Ｖで
示されるように固定部材B1に対して接近・離隔する。送
受波器３の送受波面４からは、図2(B)に示すような超音
波の送出波Ｆが可動部材B2に向けて送出される。可動部
材B2の表面で反射した図2(B)の反射波Ｒが送受波面４に
入射し、送受波器３がこれを電気信号に変換する。検波
器５が、送出波Ｆの送出時と反射波Ｒの帰来時との差ｔ
(=t1-to)を検出する。ただし、パルス電気信号SFが信号
発生器１から出て送受波面４で送出波Ｆにされるまでの
時間は電気信号処理であって無視できるものとし、反射
波Ｒが送受波面４に入射してから検波器５で検出される
までの時間も同様に電気信号処理であって無視できるも
のとする。
【０００４】図2(A)に示す送受波面４の埋め込み深さＩ
と間隙ｄとの和である見かけの間隔Ｌを、式Ｌ＝ｔｃ／
２(但し、ｃは空気及び固定部材B1内の超音波の音速）
によって求める。固定部材B1における送受波面４の埋め
込み深さＩを知れば、間隙ｄを式ｄ＝Ｌ−Ｉによって算
出できる。
と間隙ｄとの和である見かけの間隔Ｌを、式Ｌ＝ｔｃ／
２(但し、ｃは空気及び固定部材B1内の超音波の音速）
によって求める。固定部材B1における送受波面４の埋め
込み深さＩを知れば、間隙ｄを式ｄ＝Ｌ−Ｉによって算
出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現実のシール
ド・スキンプレートの後端部は材料の肉厚が薄く、送受
波面４を埋め込む余裕がないため、送受波器３の送受波
面４を固定部材B1の超音波放出表面、即ち固定部材B2に
対向する表面と一致させ、上記埋め込み深さＩを零とし
なければならない場合が多い。送受波面４が微小間隙と
じかに接している場合に、その間隙ｄが非常に小さいと
きは、その間隙を超音波が往復する時間ｔが送出波Ｆの
持続時間Pw以下となり測定が困難になる。即ち、図2(c)
に示すように、間隙ｄに対する超音波往復時間ｔ(=t2-t
o)が送出波Ｆの持続時間Pw以下になると、送出波Ｆと反
射波Ｒとが重なり状態になる。この状態では、検出器５
による反射波Ｒの受波時刻t2の検出が不可能であり、微
小間隙ｄの大きさを測定することができない。即ち、測
定不能な不感帯が生ずる。近接対向面の間の微小間隙の
正確な調整にとってこのような不感帯の存在は不都合で
ある。
ド・スキンプレートの後端部は材料の肉厚が薄く、送受
波面４を埋め込む余裕がないため、送受波器３の送受波
面４を固定部材B1の超音波放出表面、即ち固定部材B2に
対向する表面と一致させ、上記埋め込み深さＩを零とし
なければならない場合が多い。送受波面４が微小間隙と
じかに接している場合に、その間隙ｄが非常に小さいと
きは、その間隙を超音波が往復する時間ｔが送出波Ｆの
持続時間Pw以下となり測定が困難になる。即ち、図2(c)
に示すように、間隙ｄに対する超音波往復時間ｔ(=t2-t
o)が送出波Ｆの持続時間Pw以下になると、送出波Ｆと反
射波Ｒとが重なり状態になる。この状態では、検出器５
による反射波Ｒの受波時刻t2の検出が不可能であり、微
小間隙ｄの大きさを測定することができない。即ち、測
定不能な不感帯が生ずる。近接対向面の間の微小間隙の
正確な調整にとってこのような不感帯の存在は不都合で
ある。
【０００６】従って、本発明の目的は不感帯のない超音
波距離測定装置を提供するにある。
波距離測定装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の超音
波距離測定装置における不感帯の原因が、超音波の送出
と反射波の受波とを同一の送受波面４で行っていること
にある点に注目し、送波面と受波面を分離することによ
り以下に説明する本発明を完成した。
波距離測定装置における不感帯の原因が、超音波の送出
と反射波の受波とを同一の送受波面４で行っていること
にある点に注目し、送波面と受波面を分離することによ
り以下に説明する本発明を完成した。
【０００８】図1(A)を参照するに、本発明の超音波距離
測定装置は、パルス電気信号SFを発生する信号発生器
１、送波面11を有し且つ前記パルス電気信号SFをパルス
音波Ｆに変換して前記送波面11から送出する第１変換器
10、前記送波面11と同一平面上で隣接する受波面13を有
し且つ前記受波面13に到達するパルス音波Ｒをパルス電
気信号SRに変換する第２変換器12、前記第２変換器12か
らのパルス電気信号SRを検出する検波器14、及び前記信
号発生器１から前記パルス電気信号SF発生のタイミング
信号を前記検波器14へ送出する信号線15を備え、前記タ
イミング信号の送出から対応パルス電気信号の前記検波
器14への帰来までの時間を前記検波器14で検出すること
により前記パルス音波の往復距離を測定する。
測定装置は、パルス電気信号SFを発生する信号発生器
１、送波面11を有し且つ前記パルス電気信号SFをパルス
音波Ｆに変換して前記送波面11から送出する第１変換器
10、前記送波面11と同一平面上で隣接する受波面13を有
し且つ前記受波面13に到達するパルス音波Ｒをパルス電
気信号SRに変換する第２変換器12、前記第２変換器12か
らのパルス電気信号SRを検出する検波器14、及び前記信
号発生器１から前記パルス電気信号SF発生のタイミング
信号を前記検波器14へ送出する信号線15を備え、前記タ
イミング信号の送出から対応パルス電気信号の前記検波
器14への帰来までの時間を前記検波器14で検出すること
により前記パルス音波の往復距離を測定する。
【０００９】ここに、パルス電気信号SFが信号発生器１
から出て送波面11で送出波Ｆに変換されるまでの時間は
電気信号処理であり実質上無視でき、反射波Ｒが受波面
13に入射してから検波器14で検出されるまでの時間も同
様に電気信号処理であって実質上無視できる。従って、
信号発生器１によるパルス電気信号SF発生に相当するタ
イミング信号の送出から対応パルス電気信号の前記検波
器14への帰来までの時間は、実質上パルス音波Ｆが前記
送波面11で送出されてから前記受波面13へ帰来するまで
の時間ｔになるので、この時間ｔを前記検波器14で検出
することによりパルス音波の往復距離２ｄの測定、即ち
間隙ｄの測定をすることができる。
から出て送波面11で送出波Ｆに変換されるまでの時間は
電気信号処理であり実質上無視でき、反射波Ｒが受波面
13に入射してから検波器14で検出されるまでの時間も同
様に電気信号処理であって実質上無視できる。従って、
信号発生器１によるパルス電気信号SF発生に相当するタ
イミング信号の送出から対応パルス電気信号の前記検波
器14への帰来までの時間は、実質上パルス音波Ｆが前記
送波面11で送出されてから前記受波面13へ帰来するまで
の時間ｔになるので、この時間ｔを前記検波器14で検出
することによりパルス音波の往復距離２ｄの測定、即ち
間隙ｄの測定をすることができる。
【００１０】
【作用】本発明の超音波距離測定装置は上記のように信
号線15を有するので、信号発生器１におけるパルス電気
信号SF発生のタイミング信号によって、例えばパルス電
気信号SFの始点toを検波器14が知ることができる。ただ
し、タイミング信号はパルス電気信号SFの発生を示す信
号であれば足り、必ずしも前記始点toの信号であること
を要しない。図1(B)を参照するに、検波器14は第２変換
器12からのパルス電気信号SRの始点t1を検出し、前記送
出波Ｆ用のパルス電気信号SFの始点toとの比較によっ
て、超音波の往復時間t(=t1-to)を求め、この場合見か
けの距離Ｌが微小間隙ｄに等しい(Ｌ＝ｄ)ことに留意し
て前記式ｄ＝ｔｃ／２により微小間隙ｄを算出すること
ができる。
号線15を有するので、信号発生器１におけるパルス電気
信号SF発生のタイミング信号によって、例えばパルス電
気信号SFの始点toを検波器14が知ることができる。ただ
し、タイミング信号はパルス電気信号SFの発生を示す信
号であれば足り、必ずしも前記始点toの信号であること
を要しない。図1(B)を参照するに、検波器14は第２変換
器12からのパルス電気信号SRの始点t1を検出し、前記送
出波Ｆ用のパルス電気信号SFの始点toとの比較によっ
て、超音波の往復時間t(=t1-to)を求め、この場合見か
けの距離Ｌが微小間隙ｄに等しい(Ｌ＝ｄ)ことに留意し
て前記式ｄ＝ｔｃ／２により微小間隙ｄを算出すること
ができる。
【００１１】図1(C)を参照するに、微小間隙ｄが非常に
狭く、たとえ超音波の往復時間ｔ(=t2-to)がパルス電気
信号SFの即ち送出波Ｆの持続時間Pw以下になっても、検
波器14はこのときの反射波Ｒに対応するパルス電気信号
SRの始点t2を検出でき、しかもパルス電気信号SFの始点
toを知るので、検波器14がその往復時間ｔ(=t2-to)を検
出できる。よって、超音波の往復時間ｔが送出波Ｆの持
続時間Pw以下となるような微小間隙ｄをも測定すること
ができる。理論的にはｄ＝０をも検出できる。
狭く、たとえ超音波の往復時間ｔ(=t2-to)がパルス電気
信号SFの即ち送出波Ｆの持続時間Pw以下になっても、検
波器14はこのときの反射波Ｒに対応するパルス電気信号
SRの始点t2を検出でき、しかもパルス電気信号SFの始点
toを知るので、検波器14がその往復時間ｔ(=t2-to)を検
出できる。よって、超音波の往復時間ｔが送出波Ｆの持
続時間Pw以下となるような微小間隙ｄをも測定すること
ができる。理論的にはｄ＝０をも検出できる。
【００１２】従って、不感帯を除くことができ、本発明
の目的である「不感帯のない超音波距離測定装置」の提
供が達成される。
の目的である「不感帯のない超音波距離測定装置」の提
供が達成される。
【００１３】
【実施例】図３は、本体20に好ましくは周波数の異なる
４組の信号発生器１、検波器14及び信号線15を設け、そ
れらをケーブル24によって対応する送受波ユニット22に
結合した実施例を示す。各送受波ユニット22は、それぞ
れ第１変換器10及び第２変換器12を有し、対応する例え
ば可動部材B2等の被測定面に対向する。この実施例によ
れば、四つの被測定面における間隙ｄを単一の装置によ
り同時に測定することができる。
４組の信号発生器１、検波器14及び信号線15を設け、そ
れらをケーブル24によって対応する送受波ユニット22に
結合した実施例を示す。各送受波ユニット22は、それぞ
れ第１変換器10及び第２変換器12を有し、対応する例え
ば可動部材B2等の被測定面に対向する。この実施例によ
れば、四つの被測定面における間隙ｄを単一の装置によ
り同時に測定することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る超音波距離測定装置は、分離された超音波用送波面と
超音波用受波面とを有するので、不感帯なしの微小間隙
測定を可能にする顕著な効果を奏する。
る超音波距離測定装置は、分離された超音波用送波面と
超音波用受波面とを有するので、不感帯なしの微小間隙
測定を可能にする顕著な効果を奏する。
【図１】は、本発明の構成及び作用を示す説明図であ
る。
る。
【図２】は、従来技術の説明図である。
【図３】は、本発明の一実施例の模式的説明図である。
１ 信号発生器 ３ 送受波器
４ 送受波面 ５ 検波器 10 第１変換器
11 送波面 12 第２変換器 13 受波面
14 検波器 15 信号線 20 本体
22 送受波ユニット 24 ケーブル。
４ 送受波面 ５ 検波器 10 第１変換器
11 送波面 12 第２変換器 13 受波面
14 検波器 15 信号線 20 本体
22 送受波ユニット 24 ケーブル。
Claims (1)
- 【請求項１】 パルス電気信号を発生する信号発生器、
送波面を有し且つ前記パルス電気信号をパルス音波に変
換して前記送波面から送出する第１変換器、前記送波面
と同一平面上で隣接する受波面を有し且つ前記受波面に
到達するパルス音波をパルス電気信号に変換する第２変
換器、前記第２変換器からのパルス電気信号を検出する
検波器、及び前記信号発生器から前記パルス電気信号発
生のタイミング信号を前記検波器へ送出する信号線を備
え、前記タイミング信号の送出から対応パルス電気信号
の前記検波器への帰来までの時間を前記検波器で検出す
ることにより前記パルス音波の往復距離を測定してなる
超音波距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26500492A JPH06118168A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 超音波距離測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26500492A JPH06118168A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 超音波距離測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118168A true JPH06118168A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17411237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26500492A Pending JPH06118168A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 超音波距離測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118168A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008197424A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto Inc | 位相差フィルム、偏光板及び液晶表示装置 |
| JP2020041537A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-19 | 三菱重工業株式会社 | ターボ形ポンプ、ターボ形ポンプの翼端隙間計測装置及び翼端隙間計測方法 |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP26500492A patent/JPH06118168A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008197424A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Konica Minolta Opto Inc | 位相差フィルム、偏光板及び液晶表示装置 |
| JP2020041537A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-03-19 | 三菱重工業株式会社 | ターボ形ポンプ、ターボ形ポンプの翼端隙間計測装置及び翼端隙間計測方法 |
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