JPS63309808A - 超音波による厚さ計測方法及び同計測装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、起毛波計測方法及び同装置に係り、特に計測
点において音速値の若干異なる特殊材料。

腐食した材料等においても、良好な肉厚計測が可能な信
号処理方法、及び、上記の方法を実施するに好適な計測
装置に関するものである。

（従来の技術〕 この種の技術に関しては特開昭５４−５５４７０が公知
である。

第４図は上記公知技術を説明するための系統図である。

トリガ回路１から超音波パルサ２に対してトリガ信号を
与えるとともに、アップカウンタ１０に上記トリガ信号
を与えると、該アップカウンタ１０はカウントを開始す
る。同時に超音波パルサ２からセンサー３に送信パルス
を入力すると被検材４に発せられた超音波は、該被検材
の底面にて反射する。センサ３で反射超音波を受信し、
アンプ回路５にて増幅される。アンプ回路からの出力信
号を比較器６に入力する。

一方、基準回路１４は基準電圧値１４Ａを発生して上記
の比較器６に入力する。

比較器６において前記アンプ回路出力信号と基準電圧値
１４Ａとの比較が行われる。

第２図は基準電圧値１４と、アンプ回路出力信号Ｂ１．
Ｂ２．・・・・・Ｂ６との比較状態を説明するための図
表である。

第２図（ａ）は正常時（従来技術によっても正しい計測
値が得られる条件下）を表わしている。

基準電圧値１４Ａに達しないパルス（図示せず）は雑音
であるとしてこれを排除し、基準電圧値１４Ａを越える
パルスＢ１〜Ｂ５を真正のエコー信号と判定し、同図に
Ｃ２として示した期間をカウントして肉厚寸法を算定す
る。

第２図は、肉厚１０ｍｍの被検材を計測した場合を例示
しており、第２図（ａ）の正常時は、従来技術によって
も１０’ａｍという正しい計測値が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第２図（ｂ）は、エコーの小さい特殊材料の場合を示し
たもので、アンプ回路出力信号Ｂ１〜Ｂ５の内の信号Ｂ
２が（特殊材料の故に）小さく、基準電圧値１４Ａに達
しない。

このため、この信号Ｂ２は採用されず、信号Ｂ１から信
号Ｂ８までの期間Ｃ２がカウントされる。

この場合、送、受信間隔時間を２倍に誤認してしまうの
で、その結果として厚さ寸法は２倍の２０閣と算出され
る。

また、第２図（ｌ）は、腐食材料を計測した場合を例示
しており、基準電圧値１４Ａを越えるノイズＮｌが入っ
ている。

このため、信号Ｂ１とノイズＮ１との時間間隔Ｃ２がカ
ウントされ、送、受信間隔時間を１７２に誤認し、その
結果として厚さ寸法は１／２の５閣と算定される。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、エコーの
弱い特殊材料や、大きいノイズが混入し易い腐食材料で
も、厚さ寸法を正確に計測し得る方法、及び同装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術に係る計測において前述のような誤算定を行っ
た原因は、「１，２個のエコー信号によって厚さを算定
しようとしたこと」にある。

本発明は、少なくとも３個（多ければ多いほど良い）の
エコー信号を一旦メモリに入れ、送受信時間間隔算定値
の中から異常値を除き、異常でない値の平均値を以って
計測の答えとする。

上述の原理を実用面に適用するための具体的構成として
、本発明の計測方法は、被検材に対して超音波信号を送
信すると共に該被検材の底面からのエコーを受信し、送
信・受信間の時間を測定して被検材の肉厚寸法を計測す
る方法に適用され、上記の送、受信を少なくとも３回繰
り返して行い、３個以上の計測値中の異常値を削除し、
異常でない計測値の平均値を最終的な計測結果として表
示することを特徴とする。

また、上記の方法を実施するために創作した本発明の装
置は、（ａ）パルストリガ信号を発生するトリガ回路と
、（ｂ）上記パルストリガ信号を受けて超音波センサに
超音波信号を与える超音波パルサと、（ｌ）上記超音波
パルサから与えられた超音波信号を被検材中へ送信する
と共に、該被検材の底面からのエコーを受信する超音波
センサと、（ｄ）基準電圧値を発生する基準回路と、（
ｅ）前記エコーと基準電圧値とを比較して、基準電圧値
以上のエコーのみを出力する比較器と、（ｆ）前記トリ
ガ回路の出力を入力されて作動を開始するアップカウン
タと、（ｇ）前記比較器の出力と前記アップカウンタの
出力とを入力されて、送、受信の時間間隔を算定して被
検材を厚さ寸法を演算する手段と、（ｈ）上記演算手段
の演算結果を表示する手段とを設けた超音波厚さ計に適
用され、前記（ｇ）項の演算手段は（ｉ）前記比較器の
出力とトリガ回路の出力とを入力されるメモリアドレス
カウンタと、（ｊ）上記メモリアドレスカウンタの出力
と前記アップカウンタの出力とを入力されるメモリ手段
と、（ｋ）上記メモリ手段の記録を読み出して送、受信
の時間間隔を算定して被検材の厚さ寸法を算出する演算
器とを備えたものであり、かつ、（ｌ）上記演算器は少
なくとも３個の送、受信時間間隔を比較して、その内の
異常値を削除し、異常値以外の時間間隔の平均値を算出
する機能を備えたものとする。

〔作用〕

前記の方法によれば、被検材に何らかの異常が有る場合
、例えば第２図（ｂ）のように弱いエコー信号が排除さ
れて異常に長い期間Ｃ２がカウントされた時、並びに、
第２図（Ｃ）のようにノイズが入って異常に短い期間Ｃ
２がカウントされた時、これらの異常値を削除するので
、これらの異常の影響を受けずに正しい計測ができる。

また、前記のように構成した装置によれば、上記の方法
を自動的に行うことが出来る。

〔実施例〕

第１図は本発明の装置の１実施例を示す。従来例の装置
（第４図）に比較して異なるところは、第４図のゲート
１５に相当する個所に、破線で囲んで示した構成部分Ｐ
ａｔを配設したことである。

本例の装置（第１図）を用いて本発明方法を実施した１
例について次に述べる。トリガ回路１からのトリガ信号
を、超音波パルサ２と、アップカウンタ１０と、メモリ
アドレスカウンタ７とに入力すると、上記のアップカウ
ンタ１０はカウントを開始する。同様に上記メモリアド
レスカウンタ７はリセットされ初期値Ａ１と成る。同様
に上記超音波パルサ２は、センサ３に送信パルスを入力
する。該センサ３は、送信パルスを入力されると、超音
波信号を被検材４に入力し、かつ被検材底面からの反射
エコーを受信する。受信されたアンプ回路５で増幅され
る。アンプ回路５からの出力信号を比較器６に入力する
。

該比較器６は、従来例（第４図）におけると同様に、基
準電圧値１４との比較を行う。基準電圧値１４Ａを越え
ている信号は、メモリアドレスカウンタ７及びタイミン
グ回路８に入力される。メモリアドレスカウンタ７は、
エコー信号が第２図中１４Ａの値を越える毎にカウント
アツプし、メモリ９のアドレス信号入力と成る。

これと同時に、アップカウンタ１ｏは発振器１１を入力
としてカウントアツプする。アップカウンタ１０の値は
メモリ９のデータ入力となる。

前述の第２図（ｂ）に示したように、エコー信号Ｂ２が
小さくて基準電圧値１４Ａに達しなかった場合、本実施
例におけるメモリアドレスカウンタ７の番地に収納され
るデータを第３図に示す。

その内容を表として示すと次掲の第１表の如くである。

第　１　表（メモリデータ収納例） この場合、本例の演算器１２は「異常値を削除する機能
」を備えているので、次記のように作動する。

（イ）ＳＴＥＰＩ Ｔ１＝Ａ２−Ａ１＝６０　４０＝２０・・（１）Ｔ２＝
Ａ３−Ａ２＝７０−６０＝１０・＝（２）以下順次同じ
ようにしてＴ’ｔｏまで測定したとすると、 Ｔｇ　〜Ｔｔｏ＝　１０　　　　　　　　　　−（３）
となる。

（ロ）ＳＴＥＰ２ Ｔｓ＝Ｔｘｏの平均値を求める。

（ハ）ＳＴＥＰ３ Ｔ１〜Ｔ’ｉｏとＴの比較を行い異常データは削除する
。

例えば、 ０．８７５　Ｘ〒＜Ｔｔ＜１．１２５ｘ〒・・・（５）
（５）式の条件が満されないデータＴｉは削除する。

（５）式による判定を行うと、（１）〜（３）式のデー
タは ０．８７５　Ｘ　１１　＝　８．２５＜Ｔｉ＜１２．３
７５となり、（１）式のデータ２０ｍｎは異常と判定さ
れ削除される。（２）〜（３）式のデータは正常と判定
される。

（ニ）ＳＴＥＰ４ （５）式で正常と判定されたデータの平均値を求め肉厚
値とする。

従って肉厚値 Ｔ＝−（１０Ｘ９）＝１０ａｎ となり表示器１３に正確な値を表示する事が出来る。

次に、第２図（ｂ）に示すように、ノイズＮ１が入った
場合の作動について説明する。

この場合、カウント１０ごとに区分されるべき番号の間
にノイズＮ　’１が割り込むので、メモリ９には次記第
２表のようなデータが収納される。

（第２表） 先に（１）〜（８）式で説明した例と同様にして（イ）
ＳＴＥＰＩ Ｔｚ＝５ Ｔ２＝５ Ｔａ＝１０ 以下Ｔ４〜Ｔ１ｏ＝１０ （ロ）ＳＴＥＰ２ Ｔ１〜Ｔｚｏの平均値を求める 〒＝　−（５Ｘ　２＋　１０　Ｘ　８）＝９ Ｔ１−Ｔｉｏと〒の比較を行い異常データを削除すると
、Ｔｚ　：５　、　’ｒｌ　＝　５は異常データとして
削除される。

（ニ）ＳＴＥＰ４ （ハ）で正常と判定されたデータの平均値を求めると Ｔ＝−（１０Ｘ８）＝１０ｍｍ となり、表示器１３に正確な値を表示する事が出来る。

・ 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の方法によれば、被検材が
特殊材料であってエコーが弱い場合や、被検材が腐食材
であって大きいノイズが入る場合であっても正しい厚さ
寸法を計測することが出来る。

また、本発明の装置によれば、上記の方法を容易に実施
して、その効果を充分に発揮せしめ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る計測装置の１実施例を示す系統図
である。 第２図は被検材が正常な場合と、異常な場合とを比較し
て示した、超音波厚さ測定における問題点の説明図であ
る。 第３図は本発明装置を用いて実施した本発明方法の一例
における作用説明図である。 第４図は本発明装置の１実施例を示す系統図である。 １・・・トリガ回路、２・・・超音波パルサ、３・・・
センサ、４・・・被検材、５・・・アンプ回路、６・・
・比較器、７・・・メモリアドレスカウンタ、８・・・
タイミング回路、９・・・データ収納メモリ、１０・・
・アップカウンタ、１１・・・発振器、１２・・・演算
機、１３・・・表示器、１４・・・基準回路、１５・・
・ゲート回路、５Ａ・・・エコー信号、７Ａ・・・メモ
リアドレスデータ、ＩＯＡ・・・メモリデータ、１４Ａ
・・・基準電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検材に対して超音波信号を送信すると共に該被検
   材の底面からのエコーを受信し、送信・受信間の時間を
   測定して被検材の肉厚寸法を計測する方法において、上
   記の送、受信を少なくとも３回繰り返して行い、３個以
   上の計測値中の異常値を削除し、異常でない計測値の平
   均値を最終的な計測結果として表示することを特徴とす
   る超音波による厚さ計測方法。 ２、（ａ）パルストリガ信号を発生するトリガ回路と、
   （ｂ）上記パルストリガ信号を受けて超音波センサに超
   音波信号を与える超音波パルサと、（ｃ）上記超音波パ
   ルサから与えられた超音波信号を被検材中へ送信すると
   共に、該被検材の底面からのエコーを受信する超音波セ
   ンサと、（ｄ）基準電圧値を発生する基準回路と、（ｅ
   ）前記エコーと基準電圧値とを比較して、基準電圧値以
   上のエコーのみを出力する比較器と、（ｆ）前記トリガ
   回路の出力を入力されて作動を開始するアップカウンタ
   と、（ｇ）前記比較器の出力と前記アップカウンタの出
   力とを入力されて、送、受信の時間間隔を算定して被検
   材を厚さ寸法を演算する手段と、（ｈ）上記演算手段の
   演算結果を表示する手段とを設けた超音波厚さ計におい
   て、前記（ｇ）項の演算手段は（ｉ）前記比較器の出力
   とトリガ回路の出力とを入力されるメモリアドレスカウ
   ンタと、（ｊ）上記メモリアドレスカウンタの出力と前
   記アップカウンタの出力とを入力されるメモリ手段と、
   （ｋ）上記メモリ手段の記録を読み出して送、受信の時
   間間隔を算定して被検材の厚さ寸法を算出する演算器と
   を備えたものであり、かつ、（ｌ）上記演算器は少なく
   とも３個の送、受信時間間隔を比較して、その内の異常
   値を削除し、異常値以外の時間間隔の平均値を算出し、
   これを被検体の厚さ寸法として表示手段に与えるもので
   あることを特徴とする、超音波による厚さ計測装置。