JPS6254112A - 管内スケ−ル厚さの測定方法 - Google Patents
管内スケ−ル厚さの測定方法Info
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- JPS6254112A JPS6254112A JP19408185A JP19408185A JPS6254112A JP S6254112 A JPS6254112 A JP S6254112A JP 19408185 A JP19408185 A JP 19408185A JP 19408185 A JP19408185 A JP 19408185A JP S6254112 A JPS6254112 A JP S6254112A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、流体の通流する管内部に発生したスケール
の厚さを超音波を利用して測定する方法に関する。
の厚さを超音波を利用して測定する方法に関する。
管内部に生じたスケール厚さの測定方法とじて放射線源
による放射線透過写真撮影法、放射線がスケールにより
吸収、減衰される性質を利用してその減衰割合から測定
する放射線式測定法、スケールにより管内の透磁率が変
化する性質を利用した電磁式測定法、スケールによって
管内の熱伝導性が変化する性質を利用してその温度勾配
からスケール厚さを求める測定法等が従来より知られて
いる。しかしてこれら従来技術による測定方法は測定の
筒便さに欠け、また適用対象が限定される等の問題点が
ある。 また別な測定方式としてスケールによる超音波の反射、
減衰の性質を利用し、超音波の反射時間から管内スケー
ル厚さを測定する超音波反射式測定法、あるいは超音波
の減衰割合から管内スケール厚さを測定する超音波減衰
式測定法等も知られているが、前者の超音波反射式測定
法においては、スケールと流体との境界面では流体とほ
ぼ等しい音響インピーダンスを持つので、管内スケール
厚さに相当する前述の境界面からの反射波が得られ、に
<<、また得られた反射波が管内に付着しているスケー
ル厚さ方向での途中からの反射波である可能性が大きい
こと、管内多重反射の影響も大きいことなど測定原理上
の難点があり精度の高い測定結果が得られない、一方、
後者の超音波減衰測定法においては、流体やスケールの
種類、管の口径、材質等によって超音波の減衰特性が変
化するので、あらかじめ管の口径、材質、管厚さ等をパ
ラメータとして基準となる管の超音波減衰特性を別な実
験から求めて準備しておく必要があること、さらに超音
波探触子と管との接触圧の測定値に与える影響が大きい
こと等、測定の簡便さ、測定精度の面で難点がある。
による放射線透過写真撮影法、放射線がスケールにより
吸収、減衰される性質を利用してその減衰割合から測定
する放射線式測定法、スケールにより管内の透磁率が変
化する性質を利用した電磁式測定法、スケールによって
管内の熱伝導性が変化する性質を利用してその温度勾配
からスケール厚さを求める測定法等が従来より知られて
いる。しかしてこれら従来技術による測定方法は測定の
筒便さに欠け、また適用対象が限定される等の問題点が
ある。 また別な測定方式としてスケールによる超音波の反射、
減衰の性質を利用し、超音波の反射時間から管内スケー
ル厚さを測定する超音波反射式測定法、あるいは超音波
の減衰割合から管内スケール厚さを測定する超音波減衰
式測定法等も知られているが、前者の超音波反射式測定
法においては、スケールと流体との境界面では流体とほ
ぼ等しい音響インピーダンスを持つので、管内スケール
厚さに相当する前述の境界面からの反射波が得られ、に
<<、また得られた反射波が管内に付着しているスケー
ル厚さ方向での途中からの反射波である可能性が大きい
こと、管内多重反射の影響も大きいことなど測定原理上
の難点があり精度の高い測定結果が得られない、一方、
後者の超音波減衰測定法においては、流体やスケールの
種類、管の口径、材質等によって超音波の減衰特性が変
化するので、あらかじめ管の口径、材質、管厚さ等をパ
ラメータとして基準となる管の超音波減衰特性を別な実
験から求めて準備しておく必要があること、さらに超音
波探触子と管との接触圧の測定値に与える影響が大きい
こと等、測定の簡便さ、測定精度の面で難点がある。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
記した従来における各種測定法の難点を解消して測定の
簡便さ、適用対象の制限等の面での改善を図り、管の外
方から簡単に管内スケール厚さを精度よく測定できるよ
うにした従来にない新規な測定方法を提供することを目
的とする。
記した従来における各種測定法の難点を解消して測定の
簡便さ、適用対象の制限等の面での改善を図り、管の外
方から簡単に管内スケール厚さを精度よく測定できるよ
うにした従来にない新規な測定方法を提供することを目
的とする。
上記目的はこの発明により、互いに対向する超音波発信
子と受信子とで対をなす2mの超音波発。 受信子を管の外壁上に配置し、かつ各粗銀に異なる伝搬
角度で超音波を流体中に伝搬させ、前記各組の超音波光
、受信子に対応するそれぞれの超音波伝搬時間を検出す
ることにより、この伝搬時間から管内スケール厚さを演
算して求めるようにしたことにより達成される。 すなわち発信子から管内に向けて発射された超音波は、
管壁および管内のスケール層を通過して受信子に受信さ
れる。この場合に受信子の管に対する取付角度を決めれ
ばスネルの法則に従った角度でスケール、流体に超音波
が伝搬されるので、流体中の超音波伝搬速度が決まれば
これに対応して超音波の伝搬角度が決まる。したがって
流体中での超音波の伝搬角度を2組の超音波光、受信子
の粗銀に異なる角度に設定し、かつ各粗銀に発信子と受
信子との間の超音波の伝搬時間を検出することにより、
これら各組に対応する超音波伝搬時間の測定値から演算
によって未知数である音速および管内に堆積したスケー
ルの厚さを求めることができる。
子と受信子とで対をなす2mの超音波発。 受信子を管の外壁上に配置し、かつ各粗銀に異なる伝搬
角度で超音波を流体中に伝搬させ、前記各組の超音波光
、受信子に対応するそれぞれの超音波伝搬時間を検出す
ることにより、この伝搬時間から管内スケール厚さを演
算して求めるようにしたことにより達成される。 すなわち発信子から管内に向けて発射された超音波は、
管壁および管内のスケール層を通過して受信子に受信さ
れる。この場合に受信子の管に対する取付角度を決めれ
ばスネルの法則に従った角度でスケール、流体に超音波
が伝搬されるので、流体中の超音波伝搬速度が決まれば
これに対応して超音波の伝搬角度が決まる。したがって
流体中での超音波の伝搬角度を2組の超音波光、受信子
の粗銀に異なる角度に設定し、かつ各粗銀に発信子と受
信子との間の超音波の伝搬時間を検出することにより、
これら各組に対応する超音波伝搬時間の測定値から演算
によって未知数である音速および管内に堆積したスケー
ルの厚さを求めることができる。
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図はこの発明の原理図、第2図にこの発明を實施するた
めの具体的な実施例の構成図であり、各図において1は
流体が通流する管、2は管内部に発生して管壁に堆積し
たスケール、3は管内を通流するする流体、4a、 4
bは2組の超音波発信子、5a、 5bは前記の発信子
4a、 4bと対向して対をなす超音波光(K子であり
、また記号rは管1の壁部を透過する超音波の伝搬時間
、jは超音波の伝搬経路、Dは管の内径、dは管内にス
ケールが付着している場合の流路有効径、S(S=S、
+Sb)はスケール2の厚さ、θは流体内の超音波の伝
搬角度、Cは流体の流体3内を伝搬する超音波の音速、
C−はスケール2内を伝搬する超音波の音速である。 まず第1図によりこの発明による測定方法の原理を説明
する1図における2つの超音波伝va経路jlおよびj
!を通る各超音波の伝搬時間LI+Fは次式で表すこと
ができる。 ・・−・・・・・−・・−・(1) さらに前記の式+ll、 +21を変形して表すと次式
になる。 一−−−−−・・−・・−・・−・−・−・−(3)(
tz −2rz)c−D” (D−d)((C/Cm)
−1) ”曲’ (4)ここで+31. +41式の
うち、D−dはスケールの厚さSを表し、音速Cは流体
のt!i[が決まれば既知数であり、さらに管の内径り
および管壁部を通過する超音波の伝搬時間τ1.τ2は
管1の口径、材質。 肉厚が決まれば既知数である。したがって式(3)。 (4)の左辺はτ1.τ1.C1θ、Dが既知であるか
ら超音波の伝搬時間jl+’ Fの測定値によってその
値が求められる。したがって未知数であるスケール内の
伝搬音速Cab、およびスケールの厚さ5=(D−d)
は、式f31. +41から求めることができる。この
場合に式f31. +41は4次式となり、解を求める
ことはやや困難であるから、実用的には式+31. (
4+を暦車化した近(以弐より求める。すなわち超音波
の伝搬時間測定値から求まる式13)、 +41の左辺
をそれぞれ(tl 2 r1)Ccosθ−D−a
+ (t @−2τりC−D−bとして簡略化し、さら
にCs>Cの場合をCm/C−1+X、またCm<Cの
場合をCm/C−I Xとおいて、式(31,+41
の近位式を作ると次式となる。 まずCm>Cの場合、 b(1+x) = −(D−d) x −−
−−(6)工3 b(1−x) = (D−d) x
−−・−(8)式(5)〜(8)からx、D−dを解く
と次式となる。 まずCm>Cの場合、 2に+ ■ D−d触−b(−+1) ・−・・・−・
−・−・−・−(10)x’ CIl<Cの場合、 KI X。 ここで、K + = (3/2) jan’θ+(5/
2) tan”θ。 K z −(1/2) tan”θ+(3/2) ta
n’θ。 Kx −1−jan”θ の定数であり、かつX>O,
a/bは伝搬時間の測定値で求められる。またCrm>
C、Cm < Cの判別は測定から求めたbの値によ
って行う、すなわち、b<oの場合はCm>C,、b>
Qの場合はCIl<Cである。従ってスケール厚さS=
(D−d)は前記の式(9)〜(12)によって求め
られる。 次に上記の原理によるスケール厚さの測定方法を実施す
るための具体的な装置を第2図に示して説明する。すな
わち第2図の実施例では、管lの外壁上には超音波発信
子4二と受信子5a、および発信子4bと受信子5bを
それぞれ対とする2tlIiの超音波発、受信子が配備
されており、かつ一方の組では流体3中の超音波の伝搬
角度が管1の軸と直角に、他方の組では超音波の伝搬角
度が管1の軸と任意の角度θとなるように異なる伝搬角
度に設定されている。また前記の超音波発信子4a、
4bには電子回路6における発信回路7が接続され、一
方の受信子5a、 5bには受信回路8.伝搬時間検出
回路9.演算回路10.および出力表示部11が接続さ
れている。なお12は外部入力部である。 上記の回路構成で発信回路7によって短パルスの電気エ
ネルギーpを発信子4a、 4bに印加すると、超音波
伝搬経路j++ Jtを通って管1の管壁、スケールN
2および流体3を伝搬して受信子5a、 5bに受信さ
れる。また受信子5a、 5bで受信された超音波の受
信信号Qa +qb受信回路8で増幅され、伝搬時間検
出回路9で伝搬時間F+ ttが検出される。 この伝搬時間tl+ t、は演算回路10に入力され、
別に外部入力部12から演算回路10に入力された既知
の値τ1. τz、 Cogθ、Dとで先記した弐+(
11〜(12)の演算を行い、スケール厚さSの値を出
力表示部11に表示する。 なお上記測定を行う際に流体が管内を流れている場合に
は流速補正を必要とするが、その補正係数はほぼ1であ
り、したがって管内の流体通流状態の如何にかかわらず
スケール厚さmの測定を精度よく行うことが可能となる
。
図はこの発明の原理図、第2図にこの発明を實施するた
めの具体的な実施例の構成図であり、各図において1は
流体が通流する管、2は管内部に発生して管壁に堆積し
たスケール、3は管内を通流するする流体、4a、 4
bは2組の超音波発信子、5a、 5bは前記の発信子
4a、 4bと対向して対をなす超音波光(K子であり
、また記号rは管1の壁部を透過する超音波の伝搬時間
、jは超音波の伝搬経路、Dは管の内径、dは管内にス
ケールが付着している場合の流路有効径、S(S=S、
+Sb)はスケール2の厚さ、θは流体内の超音波の伝
搬角度、Cは流体の流体3内を伝搬する超音波の音速、
C−はスケール2内を伝搬する超音波の音速である。 まず第1図によりこの発明による測定方法の原理を説明
する1図における2つの超音波伝va経路jlおよびj
!を通る各超音波の伝搬時間LI+Fは次式で表すこと
ができる。 ・・−・・・・・−・・−・(1) さらに前記の式+ll、 +21を変形して表すと次式
になる。 一−−−−−・・−・・−・・−・−・−・−(3)(
tz −2rz)c−D” (D−d)((C/Cm)
−1) ”曲’ (4)ここで+31. +41式の
うち、D−dはスケールの厚さSを表し、音速Cは流体
のt!i[が決まれば既知数であり、さらに管の内径り
および管壁部を通過する超音波の伝搬時間τ1.τ2は
管1の口径、材質。 肉厚が決まれば既知数である。したがって式(3)。 (4)の左辺はτ1.τ1.C1θ、Dが既知であるか
ら超音波の伝搬時間jl+’ Fの測定値によってその
値が求められる。したがって未知数であるスケール内の
伝搬音速Cab、およびスケールの厚さ5=(D−d)
は、式f31. +41から求めることができる。この
場合に式f31. +41は4次式となり、解を求める
ことはやや困難であるから、実用的には式+31. (
4+を暦車化した近(以弐より求める。すなわち超音波
の伝搬時間測定値から求まる式13)、 +41の左辺
をそれぞれ(tl 2 r1)Ccosθ−D−a
+ (t @−2τりC−D−bとして簡略化し、さら
にCs>Cの場合をCm/C−1+X、またCm<Cの
場合をCm/C−I Xとおいて、式(31,+41
の近位式を作ると次式となる。 まずCm>Cの場合、 b(1+x) = −(D−d) x −−
−−(6)工3 b(1−x) = (D−d) x
−−・−(8)式(5)〜(8)からx、D−dを解く
と次式となる。 まずCm>Cの場合、 2に+ ■ D−d触−b(−+1) ・−・・・−・
−・−・−・−(10)x’ CIl<Cの場合、 KI X。 ここで、K + = (3/2) jan’θ+(5/
2) tan”θ。 K z −(1/2) tan”θ+(3/2) ta
n’θ。 Kx −1−jan”θ の定数であり、かつX>O,
a/bは伝搬時間の測定値で求められる。またCrm>
C、Cm < Cの判別は測定から求めたbの値によ
って行う、すなわち、b<oの場合はCm>C,、b>
Qの場合はCIl<Cである。従ってスケール厚さS=
(D−d)は前記の式(9)〜(12)によって求め
られる。 次に上記の原理によるスケール厚さの測定方法を実施す
るための具体的な装置を第2図に示して説明する。すな
わち第2図の実施例では、管lの外壁上には超音波発信
子4二と受信子5a、および発信子4bと受信子5bを
それぞれ対とする2tlIiの超音波発、受信子が配備
されており、かつ一方の組では流体3中の超音波の伝搬
角度が管1の軸と直角に、他方の組では超音波の伝搬角
度が管1の軸と任意の角度θとなるように異なる伝搬角
度に設定されている。また前記の超音波発信子4a、
4bには電子回路6における発信回路7が接続され、一
方の受信子5a、 5bには受信回路8.伝搬時間検出
回路9.演算回路10.および出力表示部11が接続さ
れている。なお12は外部入力部である。 上記の回路構成で発信回路7によって短パルスの電気エ
ネルギーpを発信子4a、 4bに印加すると、超音波
伝搬経路j++ Jtを通って管1の管壁、スケールN
2および流体3を伝搬して受信子5a、 5bに受信さ
れる。また受信子5a、 5bで受信された超音波の受
信信号Qa +qb受信回路8で増幅され、伝搬時間検
出回路9で伝搬時間F+ ttが検出される。 この伝搬時間tl+ t、は演算回路10に入力され、
別に外部入力部12から演算回路10に入力された既知
の値τ1. τz、 Cogθ、Dとで先記した弐+(
11〜(12)の演算を行い、スケール厚さSの値を出
力表示部11に表示する。 なお上記測定を行う際に流体が管内を流れている場合に
は流速補正を必要とするが、その補正係数はほぼ1であ
り、したがって管内の流体通流状態の如何にかかわらず
スケール厚さmの測定を精度よく行うことが可能となる
。
以上述べたようにこの発明は、互いに対向する超音波発
信子と受信子とで対をなす2組の超音波発、受信子を管
の外壁上に配置し、かつ各粗銀に異なる伝搬角度で超音
波を流体中に伝搬させ、前記各組の超音波発、受信子に
対応するそれぞれの超音波伝搬時間を検出することによ
り、この伝搬時間から管内スケール厚さを演算して求め
るようにしたものであり、この測定方法により従来の測
定方法の難点を除去し、適用対象が限定されることなく
かつ簡便な方法で管の外方から掻めて簡単に管内部に生
じたスケールの厚さを測定することができる。 また前記した超音波の発信子および受信子をそのまま超
音波流量計の発信子1受信子として利用することにより
、管内スケール厚さの測定と同時に管内にスケールが付
着した状態での管内を流れる流体の流量測定を行うこと
が可能である。
信子と受信子とで対をなす2組の超音波発、受信子を管
の外壁上に配置し、かつ各粗銀に異なる伝搬角度で超音
波を流体中に伝搬させ、前記各組の超音波発、受信子に
対応するそれぞれの超音波伝搬時間を検出することによ
り、この伝搬時間から管内スケール厚さを演算して求め
るようにしたものであり、この測定方法により従来の測
定方法の難点を除去し、適用対象が限定されることなく
かつ簡便な方法で管の外方から掻めて簡単に管内部に生
じたスケールの厚さを測定することができる。 また前記した超音波の発信子および受信子をそのまま超
音波流量計の発信子1受信子として利用することにより
、管内スケール厚さの測定と同時に管内にスケールが付
着した状態での管内を流れる流体の流量測定を行うこと
が可能である。
第1図はこの発明の原理図、第2図はこの発明の測定方
法を実施するための装置の具体的な構成図である。図に
おいて、 1:管、2ニスケール、3:流体、4a、4b:超音波
発信子、5a、5b:受信子、 7:発信回路、8:受
信回路、9:超音波の伝搬時間検出回路、10:演算回
路、D:管の内径、S:管内スケールの厚さ、j++
Jl’超音波の伝VIi経路、θ:超音波の伝搬角度、
jl+ F’超音波の伝搬時間。 ・:?’7vXニー・tLt +−i】二・、′、′1
./ 第1図
法を実施するための装置の具体的な構成図である。図に
おいて、 1:管、2ニスケール、3:流体、4a、4b:超音波
発信子、5a、5b:受信子、 7:発信回路、8:受
信回路、9:超音波の伝搬時間検出回路、10:演算回
路、D:管の内径、S:管内スケールの厚さ、j++
Jl’超音波の伝VIi経路、θ:超音波の伝搬角度、
jl+ F’超音波の伝搬時間。 ・:?’7vXニー・tLt +−i】二・、′、′1
./ 第1図
Claims (1)
- 1)流体の通流する管内部に生じたスケール厚さを超音
波により測定する方法であって、互いに対向する超音波
発信子と受信子とで対をなす2組の超音波発、受信子を
管の外壁上に配置し、かつ各組毎に異なる伝搬角度で超
音波を流体中に伝搬させ、前記各組の超音波発、受信子
に対応するそれぞれの超音波伝搬時間を検出することに
より、この伝搬時間から管内スケール厚さを演算して求
めるようにしたことを特徴とする管内スケール厚さの測
定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19408185A JPS6254112A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 管内スケ−ル厚さの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19408185A JPS6254112A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 管内スケ−ル厚さの測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6254112A true JPS6254112A (ja) | 1987-03-09 |
Family
ID=16318641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19408185A Pending JPS6254112A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 管内スケ−ル厚さの測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6254112A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007008636A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | General Electric Company | Ultrasonic system and method for monitoring deposition within tubes of a heating system |
CN102494645A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-13 | 中北大学 | 一种基于超声的内腔尺寸精密测量装置及其方法 |
JP2012154744A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | 超音波計測方法、及び超音波計測装置 |
WO2017086150A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 株式会社日立製作所 | 超音波を用いた堆積物厚さ測定装置及びその方法 |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP19408185A patent/JPS6254112A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007008636A1 (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | General Electric Company | Ultrasonic system and method for monitoring deposition within tubes of a heating system |
JP2012154744A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Toyota Motor Corp | 超音波計測方法、及び超音波計測装置 |
CN102494645A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-13 | 中北大学 | 一种基于超声的内腔尺寸精密测量装置及其方法 |
WO2017086150A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 株式会社日立製作所 | 超音波を用いた堆積物厚さ測定装置及びその方法 |
JPWO2017086150A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2018-06-14 | 株式会社日立製作所 | 超音波を用いた堆積物厚さ測定装置及びその方法 |
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