JPH0961144A - 被測定物体の厚さ測定方法および装置 - Google Patents
被測定物体の厚さ測定方法および装置Info
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- JPH0961144A JPH0961144A JP22045895A JP22045895A JPH0961144A JP H0961144 A JPH0961144 A JP H0961144A JP 22045895 A JP22045895 A JP 22045895A JP 22045895 A JP22045895 A JP 22045895A JP H0961144 A JPH0961144 A JP H0961144A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高炉等の耐火物の厚さを測定する方法および
装置を提供する。 【構成】 耐火物 100の一方の表面に略垂直に弾性波を
送信する弾性波送信子１と、該弾性波によって生じた耐
火物 100の他方の表面からの反射波を受信する弾性波受
信子２と、弾性波送信子１に電圧パルスを印加するパル
ス電圧発生器３と、弾性波送信子１と弾性波受信子２の
間隔を変化させる直線ガイド10、移動ステージ11、駆動
モータ12からなる移動装置と、前記受信信号を増幅する
増幅器４と、該信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器５と、該信号を記憶する波形メモリ６と、該波形メ
モリ６が記憶した信号を加算し、加算した信号より前記
弾性波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間
を検出し、該時間に基づいて被測定物体の厚さを算出す
る演算装置７とから構成することにより、耐火物の厚み
を簡便かつ正確に計測することを可能にする。
装置を提供する。 【構成】 耐火物 100の一方の表面に略垂直に弾性波を
送信する弾性波送信子１と、該弾性波によって生じた耐
火物 100の他方の表面からの反射波を受信する弾性波受
信子２と、弾性波送信子１に電圧パルスを印加するパル
ス電圧発生器３と、弾性波送信子１と弾性波受信子２の
間隔を変化させる直線ガイド10、移動ステージ11、駆動
モータ12からなる移動装置と、前記受信信号を増幅する
増幅器４と、該信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器５と、該信号を記憶する波形メモリ６と、該波形メ
モリ６が記憶した信号を加算し、加算した信号より前記
弾性波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間
を検出し、該時間に基づいて被測定物体の厚さを算出す
る演算装置７とから構成することにより、耐火物の厚み
を簡便かつ正確に計測することを可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物体の厚さ、特
に高炉あるいはその他の炉の耐火物の厚さを測定するの
に好適な方法および装置に関する。
に高炉あるいはその他の炉の耐火物の厚さを測定するの
に好適な方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、高炉あるいはその他の炉（以下、
単に炉という）の内側には、アルミナ酸化物系セラミッ
クスとかカーボン等の耐火レンガが張りめぐらされてい
る。この耐火レンガの内壁は常に高温の溶融金属に接触
しているため、耐火レンガは炉の操業中に徐々に溶け
て、その厚みが減少していく。この耐火レンガの残存厚
み（以下、残厚と略称する）は、炉の寿命やその改修時
期を適切に予測するうえで重要な指標である。また、特
に高炉では、炉の操業が十数年から３０年もの長期にわ
たって連続して行われるために、炉の内部に入って前記
耐火レンガの残厚を測定することは極めて困難である。
単に炉という）の内側には、アルミナ酸化物系セラミッ
クスとかカーボン等の耐火レンガが張りめぐらされてい
る。この耐火レンガの内壁は常に高温の溶融金属に接触
しているため、耐火レンガは炉の操業中に徐々に溶け
て、その厚みが減少していく。この耐火レンガの残存厚
み（以下、残厚と略称する）は、炉の寿命やその改修時
期を適切に予測するうえで重要な指標である。また、特
に高炉では、炉の操業が十数年から３０年もの長期にわ
たって連続して行われるために、炉の内部に入って前記
耐火レンガの残厚を測定することは極めて困難である。
【０００３】そこで、従来、下記のような種々の方法に
よる耐火レンガの残厚測定方法が提案されている。 (ア) 特開昭59−185712号公報；耐火物浸食領域の上下
の耐火物を穿孔して小さな発振コイルおよび受信コイル
からなる金属探知器を挿入し、浸食溶銑の存在に起因す
る励起電圧の変化を測定することで、耐火物の浸食を検
出する方法。
よる耐火レンガの残厚測定方法が提案されている。 (ア) 特開昭59−185712号公報；耐火物浸食領域の上下
の耐火物を穿孔して小さな発振コイルおよび受信コイル
からなる金属探知器を挿入し、浸食溶銑の存在に起因す
る励起電圧の変化を測定することで、耐火物の浸食を検
出する方法。
【０００４】(イ) 特開昭49−133207号公報；耐火物内
に相互に絶縁された金属同軸線路もしくは金属平行線路
を埋設し、前記埋設線路に対して立ち上がり時間の早い
階段波を印加し、前記階段波の反射波における段部間の
水平持続時間より求まる埋設線路長より、炉壁の残厚を
検出する方法。 (ウ) 特開昭57−151803号公報；炉の内張り耐火物に炉
壁外部より光ファイバを複数本埋設し、外壁側端部から
印加する光パルスの炉壁側端部での反射光を検出する炉
壁の光ファイバ浸食センサ。
に相互に絶縁された金属同軸線路もしくは金属平行線路
を埋設し、前記埋設線路に対して立ち上がり時間の早い
階段波を印加し、前記階段波の反射波における段部間の
水平持続時間より求まる埋設線路長より、炉壁の残厚を
検出する方法。 (ウ) 特開昭57−151803号公報；炉の内張り耐火物に炉
壁外部より光ファイバを複数本埋設し、外壁側端部から
印加する光パルスの炉壁側端部での反射光を検出する炉
壁の光ファイバ浸食センサ。
【０００５】(エ) 特開昭58−208649号公報；耐火物壁
内に金属細管の閉塞端を位置させるとともに、この金属
細管内の圧力を検知対象装置内の圧力と異ならせてお
き、前記閉塞端の溶損開口による金属細管内の圧力変化
を測定する方法。 (オ) 特開昭49− 50961号公報；可聴周波数の正弦波加
振力を被測定レンガに印加した場合の機械的インピーダ
ンスのピーク値からレンガ厚みを求める工業炉用レンガ
厚み測定方法。
内に金属細管の閉塞端を位置させるとともに、この金属
細管内の圧力を検知対象装置内の圧力と異ならせてお
き、前記閉塞端の溶損開口による金属細管内の圧力変化
を測定する方法。 (オ) 特開昭49− 50961号公報；可聴周波数の正弦波加
振力を被測定レンガに印加した場合の機械的インピーダ
ンスのピーク値からレンガ厚みを求める工業炉用レンガ
厚み測定方法。
【０００６】(カ) 特開昭58− 27002号公報；耐火物に
直接当接させた金属棒の先端に打撃力を加えて弾性波を
耐火物中に発生させ、前記弾性波の反射波が耐火物内部
を往復する時間より耐火物の厚みを測定する方法。
直接当接させた金属棒の先端に打撃力を加えて弾性波を
耐火物中に発生させ、前記弾性波の反射波が耐火物内部
を往復する時間より耐火物の厚みを測定する方法。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来技術のうち、（ア）〜（エ）のような方法におい
ては、炉の建設時に検出装置の一部あるいはケーブルを
測定部位の耐火物内部に埋設する工事が必要であり、し
たがって測定場所を炉の稼働後に移動させることが不可
能であること、また炉の火入れ後に発生する耐火物の熱
応力でケーブルが断線したり測定部が破損する危険性が
高く、また一度断線や破損等が起こった場合、その取り
替えは炉を吹き止めるまで不可能であること、また耐火
物に前記のような加工を施すことで耐火物の熱的、機械
的強度が損なわれ、炉体の寿命を短縮させてしまうこ
と、などの問題点がある。
た従来技術のうち、（ア）〜（エ）のような方法におい
ては、炉の建設時に検出装置の一部あるいはケーブルを
測定部位の耐火物内部に埋設する工事が必要であり、し
たがって測定場所を炉の稼働後に移動させることが不可
能であること、また炉の火入れ後に発生する耐火物の熱
応力でケーブルが断線したり測定部が破損する危険性が
高く、また一度断線や破損等が起こった場合、その取り
替えは炉を吹き止めるまで不可能であること、また耐火
物に前記のような加工を施すことで耐火物の熱的、機械
的強度が損なわれ、炉体の寿命を短縮させてしまうこ
と、などの問題点がある。
【０００８】また、（オ）の方法においては、機械的イ
ンピーダンスのピーク値からレンガ厚みを求める過程に
おいて複雑な計算が必要となるという問題点がある。さ
らに、（カ）の方法においては、耐火物内部にワイヤ等
を埋設する必要はないものの、金属棒の打撃により発生
した弾性波が耐火物表面を伝播して直接振動センサに到
達する表面波成分が検出すべき内壁面反射波に重畳し、
内壁からの反射波を検出するのが困難になる場合がある
という問題点がある。また、このような反射波の到達時
間の検出方法においては、波形の振幅があるしきい値を
越えた時刻を検出するような方法が一般的であるため、
受信した弾性波に表面波が重畳していると、表面波到達
時間を反射波到達時間として誤検出してしまうという問
題点がある。この問題点は弾性波の発生および検出手段
を圧電素子等の電気−音響変換効果を用いた弾性波送信
子および受信子とした場合も同様である。
ンピーダンスのピーク値からレンガ厚みを求める過程に
おいて複雑な計算が必要となるという問題点がある。さ
らに、（カ）の方法においては、耐火物内部にワイヤ等
を埋設する必要はないものの、金属棒の打撃により発生
した弾性波が耐火物表面を伝播して直接振動センサに到
達する表面波成分が検出すべき内壁面反射波に重畳し、
内壁からの反射波を検出するのが困難になる場合がある
という問題点がある。また、このような反射波の到達時
間の検出方法においては、波形の振幅があるしきい値を
越えた時刻を検出するような方法が一般的であるため、
受信した弾性波に表面波が重畳していると、表面波到達
時間を反射波到達時間として誤検出してしまうという問
題点がある。この問題点は弾性波の発生および検出手段
を圧電素子等の電気−音響変換効果を用いた弾性波送信
子および受信子とした場合も同様である。
【０００９】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決すべくなされたものであって、耐火物内部に
おけるセンサやワイヤ等の埋設が不要な弾性波送信子お
よび受信子を用いて外乱となる表面波を低減し、炉内壁
からの弾性波の反射波を的確に検出できる耐火物等の被
測定物体の厚さ測定方法および装置を提供することを目
的とする。
課題を解決すべくなされたものであって、耐火物内部に
おけるセンサやワイヤ等の埋設が不要な弾性波送信子お
よび受信子を用いて外乱となる表面波を低減し、炉内壁
からの弾性波の反射波を的確に検出できる耐火物等の被
測定物体の厚さ測定方法および装置を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、被測定物体の
一方の表面に略垂直に弾性波を送信し、該弾性波によっ
て生じた被測定物体の他方の表面からの反射波を受信す
るまでの時間に基づいて、被測定物体の厚さを測定する
方法において、弾性波を送信する位置と反射波を受信す
る位置の間隔を変化させて反射波を受信し、該受信信号
を加算し、該加算した信号より検出した前記弾性波を送
信してから前記反射波を受信するまでの時間に基づいて
被測定物体の厚さを測定することを特徴とする被測定物
体の厚さ測定方法である。
一方の表面に略垂直に弾性波を送信し、該弾性波によっ
て生じた被測定物体の他方の表面からの反射波を受信す
るまでの時間に基づいて、被測定物体の厚さを測定する
方法において、弾性波を送信する位置と反射波を受信す
る位置の間隔を変化させて反射波を受信し、該受信信号
を加算し、該加算した信号より検出した前記弾性波を送
信してから前記反射波を受信するまでの時間に基づいて
被測定物体の厚さを測定することを特徴とする被測定物
体の厚さ測定方法である。
【００１１】なお、弾性波を送信する位置と反射波を受
信する位置の間隔の変化量Δｄを、送信した弾性波によ
って生じる表面波の波長λt よりも小さくするのがよ
い。また、本発明は、電圧パルスを弾性波に変換し、被
測定物体の一方の表面に略垂直に弾性波を送信する弾性
波送信子と、該弾性波によって生じた被測定物体の他方
の表面からの反射波を受信する弾性波受信子と、前記弾
性波送信子に電圧パルスを印加するパルス電圧発生器
と、前記弾性波送信子と前記弾性波受信子の間隔を変化
させる移動装置と、前記受信信号を増幅する増幅器と、
該信号を記憶する記憶装置と、該記憶装置が記憶した信
号を加算し、加算した信号より前記弾性波を送信してか
ら前記反射波を受信するまでの時間を検出し、該時間に
基づいて被測定物体の厚さを算出する演算装置と、から
なることを特徴とする被測定物体の厚さ測定装置であ
る。
信する位置の間隔の変化量Δｄを、送信した弾性波によ
って生じる表面波の波長λt よりも小さくするのがよ
い。また、本発明は、電圧パルスを弾性波に変換し、被
測定物体の一方の表面に略垂直に弾性波を送信する弾性
波送信子と、該弾性波によって生じた被測定物体の他方
の表面からの反射波を受信する弾性波受信子と、前記弾
性波送信子に電圧パルスを印加するパルス電圧発生器
と、前記弾性波送信子と前記弾性波受信子の間隔を変化
させる移動装置と、前記受信信号を増幅する増幅器と、
該信号を記憶する記憶装置と、該記憶装置が記憶した信
号を加算し、加算した信号より前記弾性波を送信してか
ら前記反射波を受信するまでの時間を検出し、該時間に
基づいて被測定物体の厚さを算出する演算装置と、から
なることを特徴とする被測定物体の厚さ測定装置であ
る。
【００１２】
【作 用】以下に、本発明の測定原理を図６を用いて説
明する。まず、固体である被測定物体 200の厚みＬを測
定するために、弾性波送信子 201と弾性波受信子 202と
の間隔をｄ0 とし、弾性波送信子 201から固体である被
測定物体 200の表面に略垂直に弾性波 203を送信し、被
測定物体 200の他方の表面で反射した弾性波の反射波 2
04を弾性波受信子 202で受信する。このとき、弾性波受
信子 202で受信した受信信号には、弾性波送信子 201の
位置から固体である被測定物体 200の表面を伝わって弾
性波受信子 202で受信される表面波 205がノイズとして
存在する。
明する。まず、固体である被測定物体 200の厚みＬを測
定するために、弾性波送信子 201と弾性波受信子 202と
の間隔をｄ0 とし、弾性波送信子 201から固体である被
測定物体 200の表面に略垂直に弾性波 203を送信し、被
測定物体 200の他方の表面で反射した弾性波の反射波 2
04を弾性波受信子 202で受信する。このとき、弾性波受
信子 202で受信した受信信号には、弾性波送信子 201の
位置から固体である被測定物体 200の表面を伝わって弾
性波受信子 202で受信される表面波 205がノイズとして
存在する。
【００１３】そこで、本発明は、弾性波送信子 201と弾
性波受信子 202との間隔をΔｄだけ変化させて、同様に
して受信した受信信号と前記の受信信号を加算すること
により、ノイズである表面波 205の振幅を小さくしよう
とするものである。ここで、前記した変化量Δｄは、間
隔がｄ0 のときとｄ0 ＋Δｄのときの表面波の位相差Δ
φt が２πよりも小さくなるように設定すればよい。す
なわち、位相差Δφtは下記(1) 式で表されるので、間
隔の変化量Δｄは送信した弾性波によって生じる表面波
の波長λt よりも小さくすればよい。
性波受信子 202との間隔をΔｄだけ変化させて、同様に
して受信した受信信号と前記の受信信号を加算すること
により、ノイズである表面波 205の振幅を小さくしよう
とするものである。ここで、前記した変化量Δｄは、間
隔がｄ0 のときとｄ0 ＋Δｄのときの表面波の位相差Δ
φt が２πよりも小さくなるように設定すればよい。す
なわち、位相差Δφtは下記(1) 式で表されるので、間
隔の変化量Δｄは送信した弾性波によって生じる表面波
の波長λt よりも小さくすればよい。
【００１４】 Δφt ＝２πΔｄ／λt ………………(1) また、反射波 204の振幅が受信信号を加算しても、ノイ
ズである表面波 205の振幅ほどには減少しないようにす
るには、間隔ｄ0 はＬ・（λt ／λl ）の値よりも小さ
い範囲が好ましい。ここで、λl は送信した弾性波によ
って生じた縦波である底面反射波の波長であり、その位
相差Δφl は下記(2) 式で表される。
ズである表面波 205の振幅ほどには減少しないようにす
るには、間隔ｄ0 はＬ・（λt ／λl ）の値よりも小さ
い範囲が好ましい。ここで、λl は送信した弾性波によ
って生じた縦波である底面反射波の波長であり、その位
相差Δφl は下記(2) 式で表される。
【００１５】
【数１】
【００１６】例えば、弾性波送信子 201と弾性波受信子
202との設置間隔ｄ0 を被測定物体200の厚みＬに対し
て十分に小さく、 ｄ0 ＜Ｌ／２ ………………(4) Δｄ＜Ｌ／２ ………………(5) を満足するようにとれば、被測定物体 200における縦波
の波長λl は表面波の波長λt の２倍程度であることか
ら、それらの位相差の比Δφl ／Δφt は下記(6) 式で
表される。
202との設置間隔ｄ0 を被測定物体200の厚みＬに対し
て十分に小さく、 ｄ0 ＜Ｌ／２ ………………(4) Δｄ＜Ｌ／２ ………………(5) を満足するようにとれば、被測定物体 200における縦波
の波長λl は表面波の波長λt の２倍程度であることか
ら、それらの位相差の比Δφl ／Δφt は下記(6) 式で
表される。
【００１７】
【数２】
【００１８】そこで、本発明は、弾性波受信子 202をΔ
ｄ移動させることにより、受信波形中の表面波の位相が
２π程度変化するのに対し、底面反射波成分の位相はほ
とんど変化しないといえるから、弾性波送信子 201と弾
性波受信子 202との間隔を前出(4) ，(5) 式を満たす範
囲で少しずつ変えながら観測した受信波形を、それぞれ
受信タイミングを揃えて加算すると、表面波の振幅は底
面反射波の振幅に比較して、表面波の位相が２π程度変
化するので、互いに打ち消し合ってその振幅を低減させ
ることができる。
ｄ移動させることにより、受信波形中の表面波の位相が
２π程度変化するのに対し、底面反射波成分の位相はほ
とんど変化しないといえるから、弾性波送信子 201と弾
性波受信子 202との間隔を前出(4) ，(5) 式を満たす範
囲で少しずつ変えながら観測した受信波形を、それぞれ
受信タイミングを揃えて加算すると、表面波の振幅は底
面反射波の振幅に比較して、表面波の位相が２π程度変
化するので、互いに打ち消し合ってその振幅を低減させ
ることができる。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の実施例について、図面を参照
して詳しく説明する。図１は、本発明に係る被測定物体
の残厚測定装置の一実施例を示す概要図であり、被測定
物体として炉の耐火物を対象にしたものである。この図
において、 100は耐火物であり、 101は鉄皮、 102はス
タンプ層である。また、１は弾性波送信子、２は弾性波
受信子、３はパルス電圧発生器、４は増幅器、５はＡ／
Ｄ変換器、６は波形メモリ、７は演算装置、８は表示装
置である。また、10はスクリューねじなどの直線ガイ
ド、11は弾性波受信子２の移動ステージ、12は直線ガイ
ド10を回転する駆動モータである。
して詳しく説明する。図１は、本発明に係る被測定物体
の残厚測定装置の一実施例を示す概要図であり、被測定
物体として炉の耐火物を対象にしたものである。この図
において、 100は耐火物であり、 101は鉄皮、 102はス
タンプ層である。また、１は弾性波送信子、２は弾性波
受信子、３はパルス電圧発生器、４は増幅器、５はＡ／
Ｄ変換器、６は波形メモリ、７は演算装置、８は表示装
置である。また、10はスクリューねじなどの直線ガイ
ド、11は弾性波受信子２の移動ステージ、12は直線ガイ
ド10を回転する駆動モータである。
【００２０】弾性波送信子１および弾性波受信子２は、
圧電材料の電気−音響変換効果を利用したもので、一般
に安価に市販されているものを用いればよく、好適には
数十kHz 〜 200kHz 程度の弾性波を送信し受信するもの
を用いればよい。なお、これら弾性波送信子１および弾
性波受信子２は、測定に際して適当な弾性波結合材を介
して炉壁のレンガ面に密着させることが望ましい。
圧電材料の電気−音響変換効果を利用したもので、一般
に安価に市販されているものを用いればよく、好適には
数十kHz 〜 200kHz 程度の弾性波を送信し受信するもの
を用いればよい。なお、これら弾性波送信子１および弾
性波受信子２は、測定に際して適当な弾性波結合材を介
して炉壁のレンガ面に密着させることが望ましい。
【００２１】また、直線ガイド10や移動ステージ11、駆
動モータ12も広く市販されている機械・電気部品の組み
合わせで実現することができ、好適には数mmステップで
100cm程度走査できるものが望ましい。パルス電圧発生
器３は弾性波送信子１に印加する幅が数μsec 以下、高
さが数百V の電圧パルスを一定時間間隔で発生させるも
ので、通常は弾性波受信子２の検出した微弱信号を適当
な幅の電圧波形に増幅する増幅器４と一体で市販されて
いる。Ａ／Ｄ変換器５は増幅器４で増幅された弾性波の
波形をサンプリングして離散データを変換するもので、
専用の装置でもよいが、市販のデジタル型ストレージオ
シロスコープの機能を利用することもできる。
動モータ12も広く市販されている機械・電気部品の組み
合わせで実現することができ、好適には数mmステップで
100cm程度走査できるものが望ましい。パルス電圧発生
器３は弾性波送信子１に印加する幅が数μsec 以下、高
さが数百V の電圧パルスを一定時間間隔で発生させるも
ので、通常は弾性波受信子２の検出した微弱信号を適当
な幅の電圧波形に増幅する増幅器４と一体で市販されて
いる。Ａ／Ｄ変換器５は増幅器４で増幅された弾性波の
波形をサンプリングして離散データを変換するもので、
専用の装置でもよいが、市販のデジタル型ストレージオ
シロスコープの機能を利用することもできる。
【００２２】波形メモリ６、演算装置７、表示装置８
は、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換器５が変換した離散波形デ
ータを記憶し、あるいは後述するような波形の加算やそ
の演算を行い、さらに表示を行うものであり、トランジ
ェントメモリ等の専用装置や前記Ａ／Ｄ変換器５とイン
ターフェースで結合したコンピュータ等を用いればよ
い。
は、それぞれ前記Ａ／Ｄ変換器５が変換した離散波形デ
ータを記憶し、あるいは後述するような波形の加算やそ
の演算を行い、さらに表示を行うものであり、トランジ
ェントメモリ等の専用装置や前記Ａ／Ｄ変換器５とイン
ターフェースで結合したコンピュータ等を用いればよ
い。
【００２３】つぎに、このように構成された残厚測定装
置の動作について説明する。予め波形メモリ６を初期化
しておき、移動ステージ11は任意の開始位置にあるもの
とする。なお、この移動ステージ11の開始位置は直線ガ
イド10上のどこであってもよい。パルス電圧発生器３は
弾性波送信子１に電圧パルスを印加するとともに、Ａ／
Ｄ変換器５にタイミング信号を送信する。弾性波受信子
２は弾性波送信子１から発振された弾性波の耐火物 100
内での反射波を再び電気信号に変換して増幅器４に入力
する。増幅器４は弾性波受信子２の電気信号を数V 程度
の適切な電圧幅の波形に増幅する。Ａ／Ｄ変換器５は前
記増幅器４で増幅された受信信号をパルス電圧発生器３
のタイミング信号を開始トリガとして用いて、一定の時
間間隔でサンプリングし、デジタルデータに変換する。
波形メモリ６は前記Ａ／Ｄ変換器５が変換したデジタル
データを記憶する。
置の動作について説明する。予め波形メモリ６を初期化
しておき、移動ステージ11は任意の開始位置にあるもの
とする。なお、この移動ステージ11の開始位置は直線ガ
イド10上のどこであってもよい。パルス電圧発生器３は
弾性波送信子１に電圧パルスを印加するとともに、Ａ／
Ｄ変換器５にタイミング信号を送信する。弾性波受信子
２は弾性波送信子１から発振された弾性波の耐火物 100
内での反射波を再び電気信号に変換して増幅器４に入力
する。増幅器４は弾性波受信子２の電気信号を数V 程度
の適切な電圧幅の波形に増幅する。Ａ／Ｄ変換器５は前
記増幅器４で増幅された受信信号をパルス電圧発生器３
のタイミング信号を開始トリガとして用いて、一定の時
間間隔でサンプリングし、デジタルデータに変換する。
波形メモリ６は前記Ａ／Ｄ変換器５が変換したデジタル
データを記憶する。
【００２４】ここまでの動作を終了した段階で、駆動モ
ータ12を駆動させて移動ステージ11をある距離Δｄだけ
移動させ、再び弾性波の送信および受信を行い、それぞ
れの波形を波形メモリ６に記憶させ、この一連の動作を
予め定めておいた移動回数例えばＮ回（Ｎは２以上）だ
け繰り返す。次に、波形メモリ６に保存されたＮ個の波
形データを、それぞれの受信波形の時間原点を揃えてそ
れぞれ加算する。演算装置７により加算した波形中から
反射波の到達時間Ｔを算出し、これと予め求めておいた
耐火物 100内の弾性波の音速ｃを用いて、例えば下記
(7) 式 Ｌ＝ｃ・Ｔ／２ ………………(7) により、耐火物 100残存厚みＬを演算して、その結果を
表示装置８に表示する。以上の動作を簡潔に図示すると
図２のようになる。
ータ12を駆動させて移動ステージ11をある距離Δｄだけ
移動させ、再び弾性波の送信および受信を行い、それぞ
れの波形を波形メモリ６に記憶させ、この一連の動作を
予め定めておいた移動回数例えばＮ回（Ｎは２以上）だ
け繰り返す。次に、波形メモリ６に保存されたＮ個の波
形データを、それぞれの受信波形の時間原点を揃えてそ
れぞれ加算する。演算装置７により加算した波形中から
反射波の到達時間Ｔを算出し、これと予め求めておいた
耐火物 100内の弾性波の音速ｃを用いて、例えば下記
(7) 式 Ｌ＝ｃ・Ｔ／２ ………………(7) により、耐火物 100残存厚みＬを演算して、その結果を
表示装置８に表示する。以上の動作を簡潔に図示すると
図２のようになる。
【００２５】さらに、本発明の残厚測定装置を用いて実
験によりその効果を確認した。耐火物 100の被験材とし
て厚みＬが 300mmのカーボンレンガ材を用い、弾性波送
信子１は固定しておいて、弾性波受信子２を間隔ｄ0 が
30mmで増加量Δｄを６mmとして20回移動させながら観測
した。なお、表面波の波長λt は36mmであるから、増加
量はそれよりも小さく設定した。また、弾性波送信子１
と弾性波受信子２との間隔ｄ0 については、その最大値
ｄ0MAXは、 ｄ0MAX＝30＋６×20＝ 150mm であり、また、 Ｌ・（λt ／λl ）＝ 300×（36）／（70）mm の値よりも小さく設定されている。
験によりその効果を確認した。耐火物 100の被験材とし
て厚みＬが 300mmのカーボンレンガ材を用い、弾性波送
信子１は固定しておいて、弾性波受信子２を間隔ｄ0 が
30mmで増加量Δｄを６mmとして20回移動させながら観測
した。なお、表面波の波長λt は36mmであるから、増加
量はそれよりも小さく設定した。また、弾性波送信子１
と弾性波受信子２との間隔ｄ0 については、その最大値
ｄ0MAXは、 ｄ0MAX＝30＋６×20＝ 150mm であり、また、 Ｌ・（λt ／λl ）＝ 300×（36）／（70）mm の値よりも小さく設定されている。
【００２６】それらの結果を図３，４，５に示した。な
お、図３は弾性波受信子２が初期位置にある場合の従来
例の電圧波形を、図４は弾性波受信子２を６mm移動させ
た場合の比較例の電圧波形を、図５は６mmごとに20回弾
性波受信子２を移動させて、受信した20個の波形を加算
した結果である本発明例の電圧波形をそれぞれ示したも
のである。
お、図３は弾性波受信子２が初期位置にある場合の従来
例の電圧波形を、図４は弾性波受信子２を６mm移動させ
た場合の比較例の電圧波形を、図５は６mmごとに20回弾
性波受信子２を移動させて、受信した20個の波形を加算
した結果である本発明例の電圧波形をそれぞれ示したも
のである。
【００２７】これらの図から明らかなように、従来例の
図３または比較例の図４のそれぞれの波形においては、
表面波成分と底面反射成分の最大振幅がほぼ同等である
ため、反射波到達時間検出のためのしきい値を０〜Ｖ0
間のどのような値に設定しても表面波成分を誤検出して
しまうのに対し、図５の本発明例の測定結果では表面波
成分の振幅は約半分に低下しているため、しきい値を0.
6 Ｖ0 と設定することにより、反射波成分を正確に検出
することができる。
図３または比較例の図４のそれぞれの波形においては、
表面波成分と底面反射成分の最大振幅がほぼ同等である
ため、反射波到達時間検出のためのしきい値を０〜Ｖ0
間のどのような値に設定しても表面波成分を誤検出して
しまうのに対し、図５の本発明例の測定結果では表面波
成分の振幅は約半分に低下しているため、しきい値を0.
6 Ｖ0 と設定することにより、反射波成分を正確に検出
することができる。
【００２８】なお、上記の実施例の説明においては、弾
性波受信子２の移動ごとに弾性波の送信および受信を一
通り行った後に、受信波形の加算を行うとした手順につ
いて説明したが、受信波形を波形メモリ６に取り込む際
に加算を行うようにしてもよい。また、この実施例では
１個の弾性波受信子２を走査して測定するとして説明し
たが、弾性波受信子を一列に複数個配置して、それぞれ
の弾性波受信子で観測された波形を加算するようにして
もよい。
性波受信子２の移動ごとに弾性波の送信および受信を一
通り行った後に、受信波形の加算を行うとした手順につ
いて説明したが、受信波形を波形メモリ６に取り込む際
に加算を行うようにしてもよい。また、この実施例では
１個の弾性波受信子２を走査して測定するとして説明し
たが、弾性波受信子を一列に複数個配置して、それぞれ
の弾性波受信子で観測された波形を加算するようにして
もよい。
【００２９】さらに、本実施例では、弾性波送信子１は
固定しておいて、弾性波受信子２を走査する例について
説明したが、弾性波受信子２を固定しておいて、弾性波
送信子１の方を走査するようにしても、あるいは弾性波
送信子１と弾性波受信子２の双方を走査させるようにし
てもよい。また、弾性波送信子１あるいは弾性波受信子
２を走査する代わりに、それらを複数個ずつ配置して対
ごとに送信および受信をさせるような構成にしてもよ
い。
固定しておいて、弾性波受信子２を走査する例について
説明したが、弾性波受信子２を固定しておいて、弾性波
送信子１の方を走査するようにしても、あるいは弾性波
送信子１と弾性波受信子２の双方を走査させるようにし
てもよい。また、弾性波送信子１あるいは弾性波受信子
２を走査する代わりに、それらを複数個ずつ配置して対
ごとに送信および受信をさせるような構成にしてもよ
い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信する弾性波から表面波等のノイズ成分を大幅に低減
させることができるから、被測定物体の底面からの反射
波、特に耐火物内壁からの反射波のみを容易に検出する
ことができ、耐火物の厚みを簡便かつ正確に計測するこ
とができる。
受信する弾性波から表面波等のノイズ成分を大幅に低減
させることができるから、被測定物体の底面からの反射
波、特に耐火物内壁からの反射波のみを容易に検出する
ことができ、耐火物の厚みを簡便かつ正確に計測するこ
とができる。
【００３１】また、本発明によれば、炉の耐火物内部に
測定装置を埋設させることなく、耐火物の残存厚みを計
測することが可能になるので、装置の設置あるいは保全
上極めて有利になり、また耐火物の性能を損ねることも
ないという利点を有する。
測定装置を埋設させることなく、耐火物の残存厚みを計
測することが可能になるので、装置の設置あるいは保全
上極めて有利になり、また耐火物の性能を損ねることも
ないという利点を有する。
【図１】本発明に係る被測定物体の残厚測定装置の一実
施例を示す概要図である。
施例を示す概要図である。
【図２】本発明法の手順を示す流れ図である。
【図３】従来例での電圧波形の推移を示す特性図であ
る。
る。
【図４】比較例での電圧波形の推移を示す特性図であ
る。
る。
【図５】本発明例での電圧波形の推移を示す特性図であ
る。
る。
【図６】本発明の測定原理の説明図である。
１ 弾性波送信子 ２ 弾性波受信子 ３ パルス電圧発生器 ４ 増幅器 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ 波形メモリ（記憶装置） ７ 演算装置 ８ 表示装置 10 直線ガイド（移動装置） 11 移動ステージ（移動装置） 12 駆動モータ（移動装置） 100 耐火物（被測定物体） 101 鉄皮 102 スタンプ層
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物体の一方の表面に略垂直に弾
性波を送信し、該弾性波によって生じた被測定物体の他
方の表面からの反射波を受信するまでの時間に基づい
て、被測定物体の厚さを測定する方法において、 弾性波を送信する位置と反射波を受信する位置の間隔を
変化させて反射波を受信し、該受信信号を加算し、該加
算した信号より検出した前記弾性波を送信してから前記
反射波を受信するまでの時間に基づいて被測定物体の厚
さを測定することを特徴とする被測定物体の厚さ測定方
法。 - 【請求項２】 弾性波を送信する位置と反射波を受信
する位置の間隔の変化量Δｄを、送信した弾性波によっ
て生じる表面波の波長λt よりも小さくすることを特徴
とする請求項１記載の被測定物体の厚さ測定方法。 - 【請求項３】 電圧パルスを弾性波に変換し、被測定
物体の一方の表面に略垂直に弾性波を送信する弾性波送
信子と、 該弾性波によって生じた被測定物体の他方の表面からの
反射波を受信する弾性波受信子と、 前記弾性波送信子に電圧パルスを印加するパルス電圧発
生器と、 前記弾性波送信子と前記弾性波受信子の間隔を変化させ
る移動装置と、 前記受信信号を増幅する増幅器と、 該信号を記憶する記憶装置と、 該記憶装置が記憶した信号を加算し、加算した信号より
前記弾性波を送信してから前記反射波を受信するまでの
時間を検出し、該時間に基づいて被測定物体の厚さを算
出する演算装置と、からなることを特徴とする被測定物
体の厚さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22045895A JPH0961144A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 被測定物体の厚さ測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22045895A JPH0961144A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 被測定物体の厚さ測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961144A true JPH0961144A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16751440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22045895A Pending JPH0961144A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 被測定物体の厚さ測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961144A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052418A1 (fr) * | 1999-03-01 | 2000-09-08 | H & B System Co. Ltd. | Detecteur a ultrasons et procede de detection a ultrasons |
| KR20020052748A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 이구택 | 고로 노벽에 충진된 압입재를 이용한 노벽 두께측정장치 |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP22045895A patent/JPH0961144A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052418A1 (fr) * | 1999-03-01 | 2000-09-08 | H & B System Co. Ltd. | Detecteur a ultrasons et procede de detection a ultrasons |
| US6584847B1 (en) | 1999-03-01 | 2003-07-01 | H & B System Co., Ltd. | Ultrasonic detector and method for ultrasonic detection |
| US6672162B2 (en) | 1999-03-01 | 2004-01-06 | H & B System Co. Ltd. | Ultrasonic detection apparatus and ultrasonic detection method employing the same |
| JP4050470B2 (ja) * | 1999-03-01 | 2008-02-20 | 株式会社エッチアンドビーシステム | 超音波探知装置及びそれを使用した超音波探知方法 |
| KR20020052748A (ko) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 이구택 | 고로 노벽에 충진된 압입재를 이용한 노벽 두께측정장치 |
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