JPH09280848A - 複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置 - Google Patents
複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置Info
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- JPH09280848A JPH09280848A JP8087752A JP8775296A JPH09280848A JP H09280848 A JPH09280848 A JP H09280848A JP 8087752 A JP8087752 A JP 8087752A JP 8775296 A JP8775296 A JP 8775296A JP H09280848 A JPH09280848 A JP H09280848A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複層材料の表層厚さを超音波を用いて簡単な
構成で容易に判定することのできる判定方法およびその
装置を提供する。 【解決手段】 超音波送信器１から超音波を複層材料の
表層１２に入射しかつ内層１１で全反射する入射角度θ
で表層１２側から送信して表層１２内を伝搬した超音波
を送信器１から所定の距離ｄ１に設置した受信器５で受
信し、超音波の送信時刻および受信時刻を測定して両測
定時刻より超音波の総合伝搬時間ｔ１を算出し、この総
合伝搬時間ｔ１および所定距離ｄ１により超音波の仮伝
搬音速を算出して表層１２内以外の超音波の伝搬時間ｔ
Ｔ，ｔＲを算出し、総合伝搬時間ｔ１、所定距離ｄ１お
よび表層１２内以外の超音波の伝搬時間ｔＴ，ｔＲによ
り超音波の伝搬音速を算出し、この伝搬音速とあらかじ
め求められている表層の厚さに対応した伝搬音速とに基
いて表層１２の厚さを判定する方法およびその装置であ
る。
構成で容易に判定することのできる判定方法およびその
装置を提供する。 【解決手段】 超音波送信器１から超音波を複層材料の
表層１２に入射しかつ内層１１で全反射する入射角度θ
で表層１２側から送信して表層１２内を伝搬した超音波
を送信器１から所定の距離ｄ１に設置した受信器５で受
信し、超音波の送信時刻および受信時刻を測定して両測
定時刻より超音波の総合伝搬時間ｔ１を算出し、この総
合伝搬時間ｔ１および所定距離ｄ１により超音波の仮伝
搬音速を算出して表層１２内以外の超音波の伝搬時間ｔ
Ｔ，ｔＲを算出し、総合伝搬時間ｔ１、所定距離ｄ１お
よび表層１２内以外の超音波の伝搬時間ｔＴ，ｔＲによ
り超音波の伝搬音速を算出し、この伝搬音速とあらかじ
め求められている表層の厚さに対応した伝搬音速とに基
いて表層１２の厚さを判定する方法およびその装置であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複層材料の表層、
例えばコンクリート壁に密着しているモルタル層の厚さ
を判定する判定方法およびその装置に関するものであ
る。
例えばコンクリート壁に密着しているモルタル層の厚さ
を判定する判定方法およびその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンクリート壁の厚さ自体を測定
する方法としては超音波を用いて行う方法があり、その
方法および装置の一例として、「超音波テクノ」６巻２
号（１９９４年（平成６年）２月１５日、日本工業出版
株式会社発行、以下、「文献１」という）の表紙、第１
９頁〜第２３頁および裏表紙に記述されたものがある。
文献１の第２２頁、第２３頁および裏表紙に記述された
方法およびその装置は、送受信両探触子をコンクリート
の表面に並べて当て、超音波パルスを送波探触子から片
面コンクリートより送波して反対面からの微弱な反射信
号を受波探触子で受波し、その伝搬時間に基いてコンク
リート壁の厚さを求めるいわゆるパルスエコー法の原理
を用いたものである。
する方法としては超音波を用いて行う方法があり、その
方法および装置の一例として、「超音波テクノ」６巻２
号（１９９４年（平成６年）２月１５日、日本工業出版
株式会社発行、以下、「文献１」という）の表紙、第１
９頁〜第２３頁および裏表紙に記述されたものがある。
文献１の第２２頁、第２３頁および裏表紙に記述された
方法およびその装置は、送受信両探触子をコンクリート
の表面に並べて当て、超音波パルスを送波探触子から片
面コンクリートより送波して反対面からの微弱な反射信
号を受波探触子で受波し、その伝搬時間に基いてコンク
リート壁の厚さを求めるいわゆるパルスエコー法の原理
を用いたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のコ
ンクリート壁の厚さの測定方法は、文献１の第１９頁に
記述されているように縦波超音波を用いている。しかし
ながら、文献１の第２３頁に「厚さの対抗面で反射して
戻る超音波は、残存波振動の早い時期に戻って来る。求
める反射波は、受信される直接波の振幅と比較し非常に
小さい。」と記述されているように、反対面からの反射
信号は微弱である。これは、コンクリートの反対面すな
わち空気に接している面での超音波の反射はほとんど完
全反射であるものの、送受波器の変換効率やコンクリー
ト自体の超音波内部損失のためである。
ンクリート壁の厚さの測定方法は、文献１の第１９頁に
記述されているように縦波超音波を用いている。しかし
ながら、文献１の第２３頁に「厚さの対抗面で反射して
戻る超音波は、残存波振動の早い時期に戻って来る。求
める反射波は、受信される直接波の振幅と比較し非常に
小さい。」と記述されているように、反対面からの反射
信号は微弱である。これは、コンクリートの反対面すな
わち空気に接している面での超音波の反射はほとんど完
全反射であるものの、送受波器の変換効率やコンクリー
ト自体の超音波内部損失のためである。
【０００４】モルタル層はセメントまたは石灰と砂とを
一定の割合に混ぜ、水を加えて練ったものであり、コン
クリートはセメント、砂および砂利または砕石とを一定
の割合に混ぜ、水を加えて練ったものであるから、コン
クリートとモルタル層の材質はほとんど同質であり、そ
の境界面でも超音波の反射はほとんどない。したがっ
て、モルタル層の厚さを測定しようとしてもコンクリー
トとの境界面からの反射信号はほとんどなく信号として
検出できないため、従来の縦波のパルスエコー法でコン
クリート表面に塗布したモルタル層の厚さを測定するこ
とは困難であった。
一定の割合に混ぜ、水を加えて練ったものであり、コン
クリートはセメント、砂および砂利または砕石とを一定
の割合に混ぜ、水を加えて練ったものであるから、コン
クリートとモルタル層の材質はほとんど同質であり、そ
の境界面でも超音波の反射はほとんどない。したがっ
て、モルタル層の厚さを測定しようとしてもコンクリー
トとの境界面からの反射信号はほとんどなく信号として
検出できないため、従来の縦波のパルスエコー法でコン
クリート表面に塗布したモルタル層の厚さを測定するこ
とは困難であった。
【０００５】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、複層材料の表層厚さを超音波を用
いて簡単な構成で容易に判定することのできる判定方法
およびその装置を提供するものである。
めになされたもので、複層材料の表層厚さを超音波を用
いて簡単な構成で容易に判定することのできる判定方法
およびその装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複層材料の
表層厚さの判定方法は、超音波送信器から超音波を複層
材料の表層に入射しかつ内層で全反射する入射角度で表
層側から送信して表層内を伝搬した超音波を送信器から
所定の距離に設置した受信器で受信し、超音波の送信時
刻および受信時刻を測定して両測定時刻より超音波の総
合伝搬時間を算出し、この総合伝搬時間および所定距離
により超音波の仮伝搬音速を算出して表層内以外の超音
波の伝搬時間を算出し、総合伝搬時間、所定距離および
表層内以外の超音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速
を算出し、この伝搬音速とあらかじめ求められている表
層の厚さに対応した伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する方法である。これにより、表層内を伝搬する超音
波の伝搬時間および伝搬音速が容易に求められ、求めら
れた結果およびあらかじめ求められている表層の厚さに
対応した伝搬音速に基いて簡単に表層の厚さが判定され
る。
表層厚さの判定方法は、超音波送信器から超音波を複層
材料の表層に入射しかつ内層で全反射する入射角度で表
層側から送信して表層内を伝搬した超音波を送信器から
所定の距離に設置した受信器で受信し、超音波の送信時
刻および受信時刻を測定して両測定時刻より超音波の総
合伝搬時間を算出し、この総合伝搬時間および所定距離
により超音波の仮伝搬音速を算出して表層内以外の超音
波の伝搬時間を算出し、総合伝搬時間、所定距離および
表層内以外の超音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速
を算出し、この伝搬音速とあらかじめ求められている表
層の厚さに対応した伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する方法である。これにより、表層内を伝搬する超音
波の伝搬時間および伝搬音速が容易に求められ、求めら
れた結果およびあらかじめ求められている表層の厚さに
対応した伝搬音速に基いて簡単に表層の厚さが判定され
る。
【０００７】また、本発明に係る複層材料の表層厚さの
判定装置は、超音波が複層材料の表層に入射されかつ内
層で全反射する入射角度に対応した傾斜面を有する取付
部材を備え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介
して複層材料の表層表面上に設置された超音波送信手段
と、入射角度に対応した傾斜面を有する取付部材を備
え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介して複層
材料の表層表面上に超音波送信手段に対向するように所
定距離をおいて設置された超音波受信手段と、超音波送
信手段に接続されパルス信号を送信するパルス送信手段
と、超音波受信手段に接続されパルス信号を受信するパ
ルス受信手段と、パルス送信手段およびパルス受信手段
のパルス信号に基いて超音波の総合伝搬時間を算出し、
総合伝搬時間および所定距離により超音波の仮伝搬音速
を算出して表層内以外の超音波の伝搬時間を算出すると
ともに、総合伝搬時間、所定距離および表層内以外の超
音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を算出する算出
手段と、あらかじめ求められている表層の厚さに対応し
た基準の伝搬音速が記憶され、算出手段により算出され
た伝搬音速と基準の伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する判定手段とを備えたものである。これにより、簡
単な構成でかつ容易に表層の厚さが判定でき、使用範囲
の広い判定装置が得られる。
判定装置は、超音波が複層材料の表層に入射されかつ内
層で全反射する入射角度に対応した傾斜面を有する取付
部材を備え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介
して複層材料の表層表面上に設置された超音波送信手段
と、入射角度に対応した傾斜面を有する取付部材を備
え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介して複層
材料の表層表面上に超音波送信手段に対向するように所
定距離をおいて設置された超音波受信手段と、超音波送
信手段に接続されパルス信号を送信するパルス送信手段
と、超音波受信手段に接続されパルス信号を受信するパ
ルス受信手段と、パルス送信手段およびパルス受信手段
のパルス信号に基いて超音波の総合伝搬時間を算出し、
総合伝搬時間および所定距離により超音波の仮伝搬音速
を算出して表層内以外の超音波の伝搬時間を算出すると
ともに、総合伝搬時間、所定距離および表層内以外の超
音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を算出する算出
手段と、あらかじめ求められている表層の厚さに対応し
た基準の伝搬音速が記憶され、算出手段により算出され
た伝搬音速と基準の伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する判定手段とを備えたものである。これにより、簡
単な構成でかつ容易に表層の厚さが判定でき、使用範囲
の広い判定装置が得られる。
【０００８】さらに、超音波の入射角度を、３０゜以上
５０゜以下とし、好ましくは４０゜としたものである。
これにより、超音波は表層内のみを確実に伝搬し、表層
内を伝搬する超音波の正確な伝搬速度が得られる。
５０゜以下とし、好ましくは４０゜としたものである。
これにより、超音波は表層内のみを確実に伝搬し、表層
内を伝搬する超音波の正確な伝搬速度が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の構成図
である。図において、１は超音波の入射角度θ、例えば
４０゜に対応した傾斜面２ａを有する楔状のゴムキャッ
プ２を備えた超音波送波器で、パルス送信器３に接続さ
れており、ゴムキャップ２の傾斜面２ａにはグリースま
たは吸盤などの吸着層４が設けられている。５は超音波
送波器のゴムキャップ２の傾斜面２ａと同じ角度の傾斜
面６ａを有する楔状のゴムキャップ６を備えた超音波受
波器で、パルス受信器７に接続されており、ゴムキャッ
プ６の傾斜面６ａにはグリースまたは吸盤などの吸着層
８が設けられている。９はパルス送信器３およびパルス
受信器７が接続されている時間計測回路、１０は時間計
測回路９が接続されている厚さ判定回路である。１１は
コンクリート、１２はコンクリート１１の上に塗布され
たモルタル層である。なお、この実施形態では超音波の
入射角度θを４０゜としている。これは、超音波がモル
タル層１２の表面で鏡面反射せずに確実に入射し、かつ
モルタル層１２より若干硬い材質で僅かに超音波音速の
異なるコンクリート１１に透過せずにコンクリート１１
との境目であるコンクリート１１表面で全反射する角度
であり、その範囲は３０゜以上５０゜以下であり、好ま
しくは４０゜である。
である。図において、１は超音波の入射角度θ、例えば
４０゜に対応した傾斜面２ａを有する楔状のゴムキャッ
プ２を備えた超音波送波器で、パルス送信器３に接続さ
れており、ゴムキャップ２の傾斜面２ａにはグリースま
たは吸盤などの吸着層４が設けられている。５は超音波
送波器のゴムキャップ２の傾斜面２ａと同じ角度の傾斜
面６ａを有する楔状のゴムキャップ６を備えた超音波受
波器で、パルス受信器７に接続されており、ゴムキャッ
プ６の傾斜面６ａにはグリースまたは吸盤などの吸着層
８が設けられている。９はパルス送信器３およびパルス
受信器７が接続されている時間計測回路、１０は時間計
測回路９が接続されている厚さ判定回路である。１１は
コンクリート、１２はコンクリート１１の上に塗布され
たモルタル層である。なお、この実施形態では超音波の
入射角度θを４０゜としている。これは、超音波がモル
タル層１２の表面で鏡面反射せずに確実に入射し、かつ
モルタル層１２より若干硬い材質で僅かに超音波音速の
異なるコンクリート１１に透過せずにコンクリート１１
との境目であるコンクリート１１表面で全反射する角度
であり、その範囲は３０゜以上５０゜以下であり、好ま
しくは４０゜である。
【００１０】このように構成されたこの実施形態におい
て、コンクリート１１上に塗布された厚さが不明なモル
タル層１２のモルタル層厚さを判定する場合、まず、図
１に示すように、超音波送波器１および超音波受波器５
のゴムキャップ２，６を、モルタル層１２の同一表面上
に所定距離（ここでは超音波送波器１と超音波受波器５
の器間距離ｄ１）をおいて対向するように設置し、それ
ぞれの吸着層４，８を介して密着させる。なお、器間距
離ｄ１は後述する基準となる導波伝搬音速Ｃが求められ
た際の器間距離と同様である。ついで、パルス送信器３
からパルス信号を送信すると、パルス信号は超音波送波
器１で超音波信号に変換され、図１の一点鎖線に示すよ
うに、超音波信号１３がゴムキャップ２および吸着層４
を経由してモルタル層１２に入射される。この時の超音
波信号１３の入射角度θは、ゴムキャップ２の傾斜面２
ａに対応していて超音波信号１３がモルタル層１２内の
みで伝搬する角度である。
て、コンクリート１１上に塗布された厚さが不明なモル
タル層１２のモルタル層厚さを判定する場合、まず、図
１に示すように、超音波送波器１および超音波受波器５
のゴムキャップ２，６を、モルタル層１２の同一表面上
に所定距離（ここでは超音波送波器１と超音波受波器５
の器間距離ｄ１）をおいて対向するように設置し、それ
ぞれの吸着層４，８を介して密着させる。なお、器間距
離ｄ１は後述する基準となる導波伝搬音速Ｃが求められ
た際の器間距離と同様である。ついで、パルス送信器３
からパルス信号を送信すると、パルス信号は超音波送波
器１で超音波信号に変換され、図１の一点鎖線に示すよ
うに、超音波信号１３がゴムキャップ２および吸着層４
を経由してモルタル層１２に入射される。この時の超音
波信号１３の入射角度θは、ゴムキャップ２の傾斜面２
ａに対応していて超音波信号１３がモルタル層１２内の
みで伝搬する角度である。
【００１１】入射された超音波信号１３は、コンクリー
ト１１に透過せずにコンクリート１１の表面で鏡面反射
して表面波に変換され、モルタル層１２内部を導波路と
して伝搬し、吸着層８およびゴムキャップ６を経由して
再度縦波に変換され、超音波受波器５で受波されてパル
ス受信器７で電気受信信号に変換される。そして、時間
計測回路９は、パルス送信器３からの送信タイミング同
期信号とパルス受信器７からの受信信号の相互の時間差
をもとに超音波信号１３の送受総合の導波伝搬時間を算
出するとともに、算出した総合の導波伝搬時間、超音波
送波器１と超音波受波器５の器間距離ｄ１、およびあら
かじめ算出されているモルタル層１２以外での超音波の
伝搬時間をもとに導波伝搬音速を算出して厚さ判定回路
１０に送る。
ト１１に透過せずにコンクリート１１の表面で鏡面反射
して表面波に変換され、モルタル層１２内部を導波路と
して伝搬し、吸着層８およびゴムキャップ６を経由して
再度縦波に変換され、超音波受波器５で受波されてパル
ス受信器７で電気受信信号に変換される。そして、時間
計測回路９は、パルス送信器３からの送信タイミング同
期信号とパルス受信器７からの受信信号の相互の時間差
をもとに超音波信号１３の送受総合の導波伝搬時間を算
出するとともに、算出した総合の導波伝搬時間、超音波
送波器１と超音波受波器５の器間距離ｄ１、およびあら
かじめ算出されているモルタル層１２以外での超音波の
伝搬時間をもとに導波伝搬音速を算出して厚さ判定回路
１０に送る。
【００１２】ここで、図１に示すように、超音波送波器
１からモルタル層１２に至るまでの超音波伝搬時間をｔ
Ｔ、モルタル層１２から超音波受波器５に至るまでの超
音波伝搬時間をｔＲとし、超音波送波器１と超音波受波
器５の器間距離をｄ１とした場合のモルタル層１２内部
での超音波伝搬時間をｔd1とすると、送受総合の導波伝
搬時間ｔ１は、 ｔ１＝ｔＴ＋ｔd1＋ｔＲ となり、超音波送波器１と超音波受波器５の器間距離を
ｄ２とし、この場合のモルタル層１２内部での超音波伝
搬時間をｔd2とすると、送受総合の導波伝搬時間ｔ２
は、 ｔ２＝ｔＴ＋ｔd2＋ｔＲ となる。
１からモルタル層１２に至るまでの超音波伝搬時間をｔ
Ｔ、モルタル層１２から超音波受波器５に至るまでの超
音波伝搬時間をｔＲとし、超音波送波器１と超音波受波
器５の器間距離をｄ１とした場合のモルタル層１２内部
での超音波伝搬時間をｔd1とすると、送受総合の導波伝
搬時間ｔ１は、 ｔ１＝ｔＴ＋ｔd1＋ｔＲ となり、超音波送波器１と超音波受波器５の器間距離を
ｄ２とし、この場合のモルタル層１２内部での超音波伝
搬時間をｔd2とすると、送受総合の導波伝搬時間ｔ２
は、 ｔ２＝ｔＴ＋ｔd2＋ｔＲ となる。
【００１３】そして、モルタル層１２内部を伝搬する超
音波信号１３の導波伝搬時間は器間距離ｄ２の場合から
器間距離ｄ１の場合を差し引くことによって求めること
ができるので、ｔ２−ｔ１＝ｔd2−ｔd1となる。モルタ
ル層１２内部を伝搬する超音波信号１３は器間距離が変
わっても導波伝搬音速は変わらないので、両器間距離ｄ
１，ｄ２の場合の仮の導波伝搬音速Ｃ１は、 Ｃ１＝（ｄ２−ｄ１）／（ｔd2−ｔd1） Ｃ１＝（ｄ２−ｄ１）／（ｔ２−ｔ１）………（１） となり、時間計測回路９において、異なる器間距離ｄ
１，ｄ２での送受総合の導波伝搬時間ｔ１，ｔ２はパル
ス送信器３からの送信タイミング同期信号とパルス受信
器７からの受信信号の相互の時間差から求められるとと
もに、式（１）によって超音波信号１３の仮の導波伝搬
音速Ｃ１が求められる。
音波信号１３の導波伝搬時間は器間距離ｄ２の場合から
器間距離ｄ１の場合を差し引くことによって求めること
ができるので、ｔ２−ｔ１＝ｔd2−ｔd1となる。モルタ
ル層１２内部を伝搬する超音波信号１３は器間距離が変
わっても導波伝搬音速は変わらないので、両器間距離ｄ
１，ｄ２の場合の仮の導波伝搬音速Ｃ１は、 Ｃ１＝（ｄ２−ｄ１）／（ｔd2−ｔd1） Ｃ１＝（ｄ２−ｄ１）／（ｔ２−ｔ１）………（１） となり、時間計測回路９において、異なる器間距離ｄ
１，ｄ２での送受総合の導波伝搬時間ｔ１，ｔ２はパル
ス送信器３からの送信タイミング同期信号とパルス受信
器７からの受信信号の相互の時間差から求められるとと
もに、式（１）によって超音波信号１３の仮の導波伝搬
音速Ｃ１が求められる。
【００１４】また、例えば器間距離ｄ１の場合のモルタ
ル層１２内部での超音波信号１３の導波伝搬時間ｔd1
は、 ｔd1＝ｄ１／Ｃ１………（２） により求められ、導波伝搬時間ｔd1の確定によってモル
タル層１２以外での超音波伝搬時間ｔＴ，ｔＲは、 ｔＴ＋ｔＲ＝ｔ１−ｔd1………（３） により求められる。このモルタル層１２以外での超音波
伝搬時間ｔＴ，ｔＲは測定装置において一定であるの
で、一度測定して求め、その値を時間計測回路９に記憶
させておけば良い。したがって、超音波信号１３の導波
伝搬音速Ｃは、 Ｃ＝ｄ１／（ｔ１−（ｔＴ＋ｔＲ））………（４） （（ｔＴ＋ｔＲ）は一定の値） となる。
ル層１２内部での超音波信号１３の導波伝搬時間ｔd1
は、 ｔd1＝ｄ１／Ｃ１………（２） により求められ、導波伝搬時間ｔd1の確定によってモル
タル層１２以外での超音波伝搬時間ｔＴ，ｔＲは、 ｔＴ＋ｔＲ＝ｔ１−ｔd1………（３） により求められる。このモルタル層１２以外での超音波
伝搬時間ｔＴ，ｔＲは測定装置において一定であるの
で、一度測定して求め、その値を時間計測回路９に記憶
させておけば良い。したがって、超音波信号１３の導波
伝搬音速Ｃは、 Ｃ＝ｄ１／（ｔ１−（ｔＴ＋ｔＲ））………（４） （（ｔＴ＋ｔＲ）は一定の値） となる。
【００１５】そして、厚さが異なる各種の標準試験片に
おいて異なる器間距離ｄ１，ｄ２での送受総合の導波伝
搬時間ｔ１，ｔ２を求めるとともに、式（１）において
超音波信号１３の仮の導波伝搬音速Ｃ１を求め、この仮
の導波伝搬音速Ｃ１と式（２），（３）によりモルタル
層１２以外での超音波伝搬時間ｔＴ＋ｔＲを求めて、モ
ルタル層１２の厚さに対応した基準となる超音波信号１
３の導波伝搬音速Ｃを求める。導波伝搬音速Ｃはモルタ
ル層１２の厚さによってその依存性が変わるので、標準
試験片を用いて図２に示すような導波伝搬音速Ｃのモル
タル層１２の厚さに対する依存性を示す線図を作成す
る。なお、図２の線図は、入射角度θが４０゜、器間距
離が８０ｍｍ、周波数が７７ｋＨｚの場合である。そし
て、例えば各種のモルタル層／コンクリートの配合構成
におけるモルタル層１２の厚さと導波伝搬音速Ｃの関係
を厚さ判定回路１０のＲＯＭなどでテーブルとして記憶
させる。
おいて異なる器間距離ｄ１，ｄ２での送受総合の導波伝
搬時間ｔ１，ｔ２を求めるとともに、式（１）において
超音波信号１３の仮の導波伝搬音速Ｃ１を求め、この仮
の導波伝搬音速Ｃ１と式（２），（３）によりモルタル
層１２以外での超音波伝搬時間ｔＴ＋ｔＲを求めて、モ
ルタル層１２の厚さに対応した基準となる超音波信号１
３の導波伝搬音速Ｃを求める。導波伝搬音速Ｃはモルタ
ル層１２の厚さによってその依存性が変わるので、標準
試験片を用いて図２に示すような導波伝搬音速Ｃのモル
タル層１２の厚さに対する依存性を示す線図を作成す
る。なお、図２の線図は、入射角度θが４０゜、器間距
離が８０ｍｍ、周波数が７７ｋＨｚの場合である。そし
て、例えば各種のモルタル層／コンクリートの配合構成
におけるモルタル層１２の厚さと導波伝搬音速Ｃの関係
を厚さ判定回路１０のＲＯＭなどでテーブルとして記憶
させる。
【００１６】次に、時間計測回路９において算出された
超音波信号１３の送受総合の導波伝搬時間ｔ１と、式
（４）によって算出された超音波信号１３の導波伝搬音
速Ｃと、モルタル層／コンクリートの配合構成とに基い
て、厚さ判定回路１０はあらかじめ記憶されている基準
の導波伝搬音速Ｃのテーブル、例えば図２に示すような
線図等からモルタル層１２のモルタル層厚さを判定す
る。
超音波信号１３の送受総合の導波伝搬時間ｔ１と、式
（４）によって算出された超音波信号１３の導波伝搬音
速Ｃと、モルタル層／コンクリートの配合構成とに基い
て、厚さ判定回路１０はあらかじめ記憶されている基準
の導波伝搬音速Ｃのテーブル、例えば図２に示すような
線図等からモルタル層１２のモルタル層厚さを判定す
る。
【００１７】
【実施例】入射角度θを４０゜、超音波送波器１と超音
波受波器５の器間距離ｄ１を８０ｍｍ、周波数を７７ｋ
Ｈｚ、モルタル層１２以外での超音波伝搬時間（ｔＴ＋
ｔＲ）を０．０００１ｓｅｃとし、厚さの不明なモルタ
ル層１２において上述したように超音波の片道伝搬計測
を行うと、時間計測回路９によって超音波の送信信号お
よび受信信号の相互の時間差から送受総合の導波伝搬時
間ｔ1 は０．０００１５ｓｅｃと算出され、式（４）に
より導波伝搬音速Ｃは１６００ｍ／ｓｅｃと算出され
る。この算出された導波伝搬音速Ｃ、１６００ｍ／ｓｅ
ｃを厚さ判定回路１０に記憶されている基準の導波伝搬
音速Ｃ、つまり図２の線図に対応させると、測定したモ
ルタル層１２のモルタル層厚さは２３．５ｍｍと判定さ
れる。
波受波器５の器間距離ｄ１を８０ｍｍ、周波数を７７ｋ
Ｈｚ、モルタル層１２以外での超音波伝搬時間（ｔＴ＋
ｔＲ）を０．０００１ｓｅｃとし、厚さの不明なモルタ
ル層１２において上述したように超音波の片道伝搬計測
を行うと、時間計測回路９によって超音波の送信信号お
よび受信信号の相互の時間差から送受総合の導波伝搬時
間ｔ1 は０．０００１５ｓｅｃと算出され、式（４）に
より導波伝搬音速Ｃは１６００ｍ／ｓｅｃと算出され
る。この算出された導波伝搬音速Ｃ、１６００ｍ／ｓｅ
ｃを厚さ判定回路１０に記憶されている基準の導波伝搬
音速Ｃ、つまり図２の線図に対応させると、測定したモ
ルタル層１２のモルタル層厚さは２３．５ｍｍと判定さ
れる。
【００１８】このように、あらかじめモルタル層１２の
厚さに対応した基準の導波伝搬音速Ｃを記憶させてお
き、パルスエコー法とは異なる超音波の片道伝搬計測法
により超音波の送信時刻および自信時刻を測定して総合
伝搬時間および導波伝搬音速Ｃを算出し、算出結果に基
づいてモルタル層１２のみの厚さを簡単な構成で容易に
判定することができるので、例えば既存のビルや橋梁な
どでモルタル塗装をしているコンクリートのモルタル層
厚さの塗布状況を点検することができたり、モルタル層
１２が部分的に薄いまたはコンクリートから浮き上がっ
ているなどを導波伝搬音速Ｃからその異常状態を検出
し、モルタル工事の正確性や疲労状態などを検査するこ
とができ、使用範囲の広い判定装置を得ることができ
る。また、厚さ分解能はパルスエコー法と違ってパルス
幅に無関係であるので、長いパルスや低周波の超音波を
用いることができ、伝搬減衰が小さく受信信号レベルの
高いより正確な測定および判定を行うことができる。
厚さに対応した基準の導波伝搬音速Ｃを記憶させてお
き、パルスエコー法とは異なる超音波の片道伝搬計測法
により超音波の送信時刻および自信時刻を測定して総合
伝搬時間および導波伝搬音速Ｃを算出し、算出結果に基
づいてモルタル層１２のみの厚さを簡単な構成で容易に
判定することができるので、例えば既存のビルや橋梁な
どでモルタル塗装をしているコンクリートのモルタル層
厚さの塗布状況を点検することができたり、モルタル層
１２が部分的に薄いまたはコンクリートから浮き上がっ
ているなどを導波伝搬音速Ｃからその異常状態を検出
し、モルタル工事の正確性や疲労状態などを検査するこ
とができ、使用範囲の広い判定装置を得ることができ
る。また、厚さ分解能はパルスエコー法と違ってパルス
幅に無関係であるので、長いパルスや低周波の超音波を
用いることができ、伝搬減衰が小さく受信信号レベルの
高いより正確な測定および判定を行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明に係る複層材料の表
層厚さの判定方法は、超音波送信器から超音波を複層材
料の表層に入射しかつ内層で全反射する入射角度で表層
側から送信して表層内を伝搬した超音波を送信器から所
定の距離に設置した受信器で受信し、超音波の送信時刻
および受信時刻を測定して両測定時刻より超音波の総合
伝搬時間を算出し、この総合伝搬時間および所定距離に
より超音波の仮伝搬音速を算出して表層内以外の超音波
の伝搬時間を算出し、総合伝搬時間、所定距離および表
層内以外の超音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を
算出し、伝搬音速とあらかじめ求められている表層の厚
さに対応した伝搬音速とに基いて表層の厚さを判定する
方法であるので、伝搬減衰が小さく受信信号レベルの高
い超音波を用いて今まで難しかった表層のみの厚さを簡
単かつ容易に知ることができ、表層厚さ判定技術の向上
を図ることができる。
層厚さの判定方法は、超音波送信器から超音波を複層材
料の表層に入射しかつ内層で全反射する入射角度で表層
側から送信して表層内を伝搬した超音波を送信器から所
定の距離に設置した受信器で受信し、超音波の送信時刻
および受信時刻を測定して両測定時刻より超音波の総合
伝搬時間を算出し、この総合伝搬時間および所定距離に
より超音波の仮伝搬音速を算出して表層内以外の超音波
の伝搬時間を算出し、総合伝搬時間、所定距離および表
層内以外の超音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を
算出し、伝搬音速とあらかじめ求められている表層の厚
さに対応した伝搬音速とに基いて表層の厚さを判定する
方法であるので、伝搬減衰が小さく受信信号レベルの高
い超音波を用いて今まで難しかった表層のみの厚さを簡
単かつ容易に知ることができ、表層厚さ判定技術の向上
を図ることができる。
【００２０】また、本発明に係る複層材料の表層厚さの
判定装置は、超音波が複層材料の表層に入射されかつ内
層で全反射する入射角度に対応した傾斜面を有する取付
部材を備え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介
して複層材料の表層表面上に設置された超音波送信手段
と、入射角度に対応した傾斜面を有する取付部材を備
え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介して複層
材料の表層表面上に超音波送信手段に対向するように所
定距離をおいて設置された超音波受信手段と、超音波送
信手段に接続されパルス信号を送信するパルス送信手段
と、超音波受信手段に接続されパルス信号を受信するパ
ルス受信手段と、パルス送信手段およびパルス受信手段
のパルス信号に基いて超音波の総合伝搬時間を算出し、
総合伝搬時間および所定距離により超音波の仮伝搬音速
を算出して表層内以外の超音波の伝搬時間を算出すると
ともに、総合伝搬時間、所定距離および表層内以外の超
音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を算出する算出
手段と、あらかじめ求められている表層の厚さに対応し
た基準の伝搬音速が記憶され、算出手段により算出され
た伝搬音速と基準の伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する判定手段とを備えたので、簡単な構成で手軽に表
層厚さを判定することができ、既存のビルや橋梁などに
おいても表層塗布状況の検知等を容易に行えて使用範囲
の広い判定装置を得ることができる。
判定装置は、超音波が複層材料の表層に入射されかつ内
層で全反射する入射角度に対応した傾斜面を有する取付
部材を備え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介
して複層材料の表層表面上に設置された超音波送信手段
と、入射角度に対応した傾斜面を有する取付部材を備
え、取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介して複層
材料の表層表面上に超音波送信手段に対向するように所
定距離をおいて設置された超音波受信手段と、超音波送
信手段に接続されパルス信号を送信するパルス送信手段
と、超音波受信手段に接続されパルス信号を受信するパ
ルス受信手段と、パルス送信手段およびパルス受信手段
のパルス信号に基いて超音波の総合伝搬時間を算出し、
総合伝搬時間および所定距離により超音波の仮伝搬音速
を算出して表層内以外の超音波の伝搬時間を算出すると
ともに、総合伝搬時間、所定距離および表層内以外の超
音波の伝搬時間により超音波の伝搬音速を算出する算出
手段と、あらかじめ求められている表層の厚さに対応し
た基準の伝搬音速が記憶され、算出手段により算出され
た伝搬音速と基準の伝搬音速とに基いて表層の厚さを判
定する判定手段とを備えたので、簡単な構成で手軽に表
層厚さを判定することができ、既存のビルや橋梁などに
おいても表層塗布状況の検知等を容易に行えて使用範囲
の広い判定装置を得ることができる。
【００２１】さらに、本発明に係る複層材料の表層厚さ
の判定方法およびその装置において、超音波の入射角度
を、３０゜以上５０゜以下とし、好ましくは４０゜とし
たので、超音波を表層内のみに確実に伝搬して表層内を
伝搬する超音波の正確な伝搬速度を得ることができる。
これにより、表層厚さの判定の正確性を向上させること
ができ、信頼性の高い判定方法およびその装置を得るこ
とができる。
の判定方法およびその装置において、超音波の入射角度
を、３０゜以上５０゜以下とし、好ましくは４０゜とし
たので、超音波を表層内のみに確実に伝搬して表層内を
伝搬する超音波の正確な伝搬速度を得ることができる。
これにより、表層厚さの判定の正確性を向上させること
ができ、信頼性の高い判定方法およびその装置を得るこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態の構成図である。
【図２】導波伝搬音速のモルタル層の厚さに対する依存
性を示す線図である。
性を示す線図である。
１ 超音波送波器 ２，６ ゴムキャップ ２ａ，６ａ 傾斜面 ３ パルス送信器 ４，８ 吸着層 ５ 超音波受波器 ７ パルス受信器 ９ 時間計測回路 １０ 厚さ判定回路 １１ コンクリート １２ モルタル層 １３ 超音波信号 θ 入射角度
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波送信器から超音波を複層材料の表
層に入射しかつ内層で全反射する入射角度で前記表層側
から送信して該表層内を伝搬した超音波を前記送信器か
ら所定の距離に設置した受信器で受信し、該超音波の送
信時刻および受信時刻を測定して両測定時刻より超音波
の総合伝搬時間を算出し、該総合伝搬時間および前記所
定距離により超音波の仮伝搬音速を算出して前記表層内
以外の超音波の伝搬時間を算出し、前記総合伝搬時間、
所定距離および表層内以外の超音波の伝搬時間により超
音波の伝搬音速を算出し、該伝搬音速とあらかじめ求め
られている表層の厚さに対応した伝搬音速とに基いて前
記表層の厚さを判定することを特徴とする複層材料の表
層厚さ判定方法。 - 【請求項２】 超音波が複層材料の表層に入射されかつ
内層で全反射する入射角度に対応した傾斜面を有する取
付部材を備え、該取付部材の傾斜面に設けられた吸着層
を介して複層材料の表層表面上に設置された超音波送信
手段と、前記入射角度に対応した傾斜面を有する取付部
材を備え、該取付部材の傾斜面に設けられた吸着層を介
して複層材料の表層表面上に前記超音波送信手段に対向
するように所定距離をおいて設置された超音波受信手段
と、前記超音波送信手段に接続されパルス信号を送信す
るパルス送信手段と、前記超音波受信手段に接続されパ
ルス信号を受信するパルス受信手段と、前記パルス送信
手段およびパルス受信手段のパルス信号に基いて超音波
の総合伝搬時間を算出し、該総合伝搬時間および前記所
定距離により超音波の仮伝搬音速を算出して前記表層内
以外の超音波の伝搬時間を算出するとともに、前記総合
伝搬時間、所定距離および表層内以外の超音波の伝搬時
間により超音波の伝搬音速を算出する算出手段と、あら
かじめ求められている表層の厚さに対応した基準の伝搬
音速が記憶され、前記算出手段により算出された伝搬音
速と基準の伝搬音速とに基いて前記表層の厚さを判定す
る判定手段とを備えたことを特徴とする複層材料の表層
厚さ判定装置。 - 【請求項３】 超音波の入射角度を、３０゜以上５０゜
以下とし、好ましくは４０゜としたことを特徴とする請
求項１または２記載の複層材料の表層厚さ判定方法およ
びその装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087752A JPH09280848A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8087752A JPH09280848A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280848A true JPH09280848A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13923680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8087752A Pending JPH09280848A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 複層材料の表層厚さ判定方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280848A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169494A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Shimizu Corp | 圧縮強度測定方法及びその方法を用いた圧縮強度測定装置 |
| CN105259255A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 贵州大学 | 一种阻尼材料黏弹性动态力学参数的测算方法 |
| CN105301112A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-03 | 贵州大学 | 一种橡胶类阻尼材料黏弹性动态力学参数的测算方法 |
| CN112198229A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-08 | 国网山东省电力公司潍坊供电公司 | 一种电力电缆线芯材料判别装置及方法 |
| CN112635349A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆表面金属膜厚度测量方法 |
| WO2023191271A1 (ko) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 서울대학교산학협력단 | 박막 두께 측정장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8087752A patent/JPH09280848A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169494A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Shimizu Corp | 圧縮強度測定方法及びその方法を用いた圧縮強度測定装置 |
| CN105259255A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-20 | 贵州大学 | 一种阻尼材料黏弹性动态力学参数的测算方法 |
| CN105301112A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-03 | 贵州大学 | 一种橡胶类阻尼材料黏弹性动态力学参数的测算方法 |
| CN112198229A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-08 | 国网山东省电力公司潍坊供电公司 | 一种电力电缆线芯材料判别装置及方法 |
| CN112635349A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆表面金属膜厚度测量方法 |
| CN112635349B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-04-12 | 长江存储科技有限责任公司 | 晶圆表面金属膜厚度测量方法 |
| WO2023191271A1 (ko) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 서울대학교산학협력단 | 박막 두께 측정장치 및 방법 |
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