JPS5839288B2

JPS5839288B2 - 超音波式厚み計

Info

Publication number: JPS5839288B2
Application number: JP8112878A
Authority: JP
Inventors: 和之伊藤; 嘉孝吉山; 幸男吉田; 哲男中野; 勝彦島田
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1983-08-29
Also published as: JPS557665A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は超音波式厚み計の改良に関する。

物体の厚みを測定する装置として、従来、超音波式厚み
計が広く使われている。

この超音波式厚み計は、一般に、被測定物に超音波パル
スを入射させ、上記被測定物の表面および裏面からの反
射波間の時間差を測定することによって上記被測定物の
厚みを測定するようにしている。

そして、実際に時間差を測定するに当っては、通常、被
測定物の表面からの反射波信号が所定レベルまで立上っ
た時点で、たとえばフリップフロップ回路をセット状態
にし、また裏面からの反射波信号が所定レベルまで立上
った時点で上記フリップフロップ回路をリセット状態に
し、セット状態になっている期間だけクロックパルスを
計数することにより、時間差、つまり厚みに対応した信
号を得るようにしている。

しかしながら、上記のように構成された従来の厚み計に
あっては、次のような問題があった。

すなわち、この厚み計は、入射したキャリアパルスが反
射されて必ず戻ってくると云うことを前提にして構成さ
れている。

しかし、実際には、被測定物の表裏面に必ず凹凸がある
ので、この凹凸の存在によって反射パルスが散乱および
干渉を起こし、その結果、たとえば前述したフリップフ
ロップ回路を反転させるのに十分なレベルの反射波信号
が帰ってこないことも起こり得る。

すなわち、従来の厚み計では第３図ａに示すように得ら
れる指示値がキャリアパルスのほぼ一周期に相当する分
だけ変動することを免れ得ない欠点があり、測定器とし
て好ましいものではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、被測定物の表裏面に細かい凹凸
が存在していても、これらの影響を受けることなく厚み
を測定でき、しかも内部欠陥も測定し得る超音波式厚み
計を提供することにある。

以下本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図において、図中１はタイミング回路であり、この
タイミング回路１は、たとえは第２図に示すように所定
時間差の信号Ｃ，、Ｃ２を周期的に送出するように構成
されている。

そして、上記信号Ｃ１は、送出回路２に導入される。

この送出回路２は、信号Ｃ１が導入されると、これに同
期した高電圧パルスＴを送出し、このパルスＴは超音波
トランデューサ３と増幅器４とに導入される。

超音波トランデューサ３は、パルスＴが与えられると超
音波パルスＰを送出し、この超音波パルスＰは、たとえ
ば液体媒質５を介して被測定物６に向けて進行する。

しかして、前記増幅器４の出力は、ゲート回路７に導入
される。

このゲート回路７は、前記信号Ｃ１によって駆動される
単安定マルチバイブレーク８によって所定期間、つまり
第２図に示すように高電圧パルスＴが送出される直前か
ら被測定物６の表面における反射信号Ｓ１が到来する直
前までの期間”閉″状態に制御される。

したがって、ゲート回路７は、表面からの反射信号Ｓ１
および裏面からの反射信号Ｂ１だけを通過させる。

そして上記ゲート回路７を通過した反射信号Ｓ１はフリ
ップフロップ回路９のセット信号に供され、また反射信
号Ｂ０はリセット信号に供される。

上記フリップフロップ回路９のセット信号はゲート回路
１０の開制御信号として与えられる。

これによってゲ′−ト回路１０はオシレータ１１の出力
パルスを通過させ、この通過パルスはラッチ機能をもっ
たカウンタ１２で計数される。

ゲート回路１０が開いている期間は反射信号５１ｊＢ１
の時間差と等しいので、カウンタ１２の計数値は上記時
間差に対応したものとなる。

なお、この時間差は、前述した説明から明らかなように
被測定物６の厚みに正確に対応しているとは限らず、誤
差分を含んでいる可能性が多分にある。

しかして上記カウンタ１２の内容は表示器１３に与えら
れるとともに次に述べる信号処理回路１４に与えられる
。

信号処理回路１４は、平均値算出回路１５、ゲート回路
１６、デジタルアナログ変換器１７、ゲート回路１８、
上下限判定回路１９、平均量数計２０およびフリップフ
ロップ回路２１からなり、次のような構成および作用を
なす。

すなわち、フリップフロップ回路２１がセット状態にあ
るものとすると、この回路２１のセット出力を受けてゲ
ート回路１８が′°開′”に、また上記回路２１のリセ
ット出力を受けてゲート回路１６が”閉″となっている
。

カウンタ１２の内容は、上記ゲート回路１８を通って、
まず上下限判定回路１９に与えられる。

この上下限判定回路１９は前記信号Ｃ２が与えられる毎
に動作しゲート回路１８を介して与えられたカウンタ１
２の内容が予め定められた上下限範囲（これは被測定物
のおＳよその厚みによって決定される）の±Ｌの範囲に
入るか否かを判別する。

そして、上記範囲内に入ると判定したときにはパルス出
力を平均量数計２０に与える。

平均量数計２０は、上記パルスが与えられる毎にこのパ
ルスを計数するとともに平均値算出回路１５に書き込み
パルスＸ１を与える。

平均値算出回路１５は書き込みパルスＸ１が与えられる
と、カウンタ１２の内容を読み増り、積算する。

そして、平均量数計２０が予められた数ｍまでカウント
すると、この平均量数計２０は演算指令Ｘ２を平均値算
出回路１５に与える。

平均値算出回路１５は指令Ｘ２が与えられると、積算値
ｍで除し、平均値を算出する。

一方、平均量数計２０は、演算指令Ｘ２と同時に出力Ｘ
４を送出し、この出力Ｘ４はフリップフロップ回路２１
のリセット信号として与えられ、この時点で第２図に示
すようにフリップフロップ回路２１が反転作動する。

この結果、ゲート回路１８が゛閉″に、ゲート回路１６
が°゛開″切換わる。

そして、出力Ｘ４の送出に引続いて平均量数計２０は、
出力Ｘ３を送出し、この出力Ｘ３は、デジタルアナログ
変換器１７の動作信号として与えられる。

また、平均値算出回路１５は、出力Ｘ３に同期させて出
力ゲ゛−トを開にする。

したがって平均値算出回路１５で算出された平均値出力
は、ゲート回路１６を介してデジタルアナログ変換器１
７に導入され、ここでアナログ値に変換されて出力端子
Ｚから出力される。

なお、平均値算出回路１５は、第１回目の出力を送出し
た後は、前回の平均値の±Ｌの範囲内にあるデータだけ
ｍ個積算し、ｍ個積算した時点で自動的に平均値算出演
算を行なって平均値出力を変更し、その後、自身の出力
ゲートを°゛開”にするとともにデジタルアナログ変換
器１７に動作信号を与えるように切換わる。

したがって、以後は、前回の平均値に対して±Ｌの範囲
にあるデータのｍ個毎の平均値出力が出力端子Ｚから出
力される。

また、平均値算出回路１５および平均型数計２０は、次
のような機能も備えた構成となっている。

すなわち、平均値算出回路１５は、第１回目の出力送出
後は、前回の平均値より＋Ｌ以上のデータは全てカット
し平均値算出に組入れず、また前回の平均値より−Ｌ以
下のデータが導入されると、出力Ｙ１を送出する。

この出力￥１は平均型数計２０にダウン信号として与え
られる。

平均型数計２０は、この信号Ｙ１が与えられると、予め
設定された値ｋを減算する。

この場合、連続的に￥１が与えられない限り減算動作は
行なわれない。

今、仮りに信号Ｙ、かに個与えられると、この平均型数
計２０は出力Ｘ６．ＨｌおよびＸ３を出力する。

上記出力Ｘ、はフリップフロップ回路２１のセット信号
として与えられ、出力Ｈ１は平均値算出回路１５のリセ
ット信号として与えられ、また出力Ｘ３は前述の如くデ
ジタルアナログ変換器１７の動作信号として与えられる
。

したがって、こうなると、こんどはカウンタ１２のデー
タがゲート回路１８を介して直接デジタルアナログ変換
器１７に導入され、この変換器１７でアナログ信号に変
換されて出力される。

なお、このように切換わった後は、再び上下限判定回路
１９および平均型数計２０の系統によって第１回目の動
作と同様な動作を再開する。

このように、カウンタ１２で得られたデータのうち定め
られた範囲にあるものの平均値を算出して出力するよう
にしている。

したがって、被測定物６の表裏面に存在する凹凸の影響
によって極端におかしなデータが検出されても、これら
はカットされる形になるので、より実際値に近い値が得
られることになる。

また、悪影響を与えないデータはそのま５出力させるよ
うにしているので、被測定物６中の欠陥検出も同時に行
なうことができる。

なお、第３図ａは、カウンタ１２の出力を直接Ｄ／Ａ変
換するようにした従来の厚み計の出力波形のオシログラ
ムを示し、また第３図す、ｃ、ｄは本発明に係る厚み計
の出力波形のオシログラムを示すものである。

ｂはＬ−±０．３ｍｍ、ｍ＝４、ｋ二１に設定した場
合を示し、ＣはＬ−±０．３ｍｍ。

ｍ＝＝４、ｋ＝＝３に設定した場合を示し、
ｄはＬ二±０．３π４ｍ二４、ｋニアに設定した場合を
示している。

ｄに示すようにｋの設定値によって欠陥部が検出されな
いこともあるので、このことを考慮に入れてｋの値を設
定すればよい。

倒れにしても、これらの図から判るように本発明を適用
すれば大幅なばらつきのない、扱い易い出力が得られる
。

なお、超音波トランデューサの設置の仕方は図示の方式
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図は同実
施例の動作の一部を説明するための図、第３図ａ、ｂ、
ｃ、ｄは従来のものと本発明のものとの出力波形を比較
して示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１被測定物に超音波パルスを間欠的に入射させ上記被
測定物の表面および裏面からの反射波間の時間差に対応
した出力を送出する第１の手段と、この第１の手段によ
って得られた出力が予め定められた上下限範囲に入って
いるかどうか判別し上記範囲に入っているものでかつ定
められた変動範囲に入っているものだけをｍ個積算し、
ｍ個積算する毎にその平均値を出力する第２の手段と、
前記第１の手段で得られた出力値が上記変動範囲よリプ
ラス側のときこれを常にカットし、またマイナス側の場
合、マイナス値かに個連続したとき平均化せずに出力す
る第３の手段とを具備したことを特徴とする超音波式厚
み計。