JP2996537B2 - 測定方法及び装置 - Google Patents
測定方法及び装置Info
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- JP2996537B2 JP2996537B2 JP3150046A JP15004691A JP2996537B2 JP 2996537 B2 JP2996537 B2 JP 2996537B2 JP 3150046 A JP3150046 A JP 3150046A JP 15004691 A JP15004691 A JP 15004691A JP 2996537 B2 JP2996537 B2 JP 2996537B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば板ガラス、鉄
板、アルミ板などの板材の厚さを測定する測定方法及び
装置に関するものである。
板、アルミ板などの板材の厚さを測定する測定方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 従来より板材の厚さを測定する装置と
しては、マイクロメータ、ノギス等により、その厚みを
実測する簡単な測定装置の他に、レーザなどを用いて、
光学的にその厚みを計測する測定装置、また超音波等を
利用して厚みを計る装置等が知られている。
しては、マイクロメータ、ノギス等により、その厚みを
実測する簡単な測定装置の他に、レーザなどを用いて、
光学的にその厚みを計測する測定装置、また超音波等を
利用して厚みを計る装置等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の測定装置には、以下に示すような欠点があった。ま
ず、マイクロメータやノギス等を用いて測定する装置で
は、被測定物である板の周囲の部分しか正確に測定する
ことができず、例えば面積の広い板材のような場合は、
その中心部分の板厚の測定は相対的な測定に頼らざるを
えない。即ち、このようなマイクロメータ等による測定
では、まず基準面を規定し、その上に被測定物である板
材を載置して、その板の上面と基準面との間の距離を測
定することにより、その板材の厚みを測定している。こ
の場合、この被測定物である板材が歪んでいたり反って
いるような場合は、板材の場所によっては、その板材の
下面と基準面との間に隙間が発生することになる。この
ような隙間が発生すると測定された板厚は実際の板厚と
は異なったものとなってしまうため、信頼性に乏しくな
る。
の測定装置には、以下に示すような欠点があった。ま
ず、マイクロメータやノギス等を用いて測定する装置で
は、被測定物である板の周囲の部分しか正確に測定する
ことができず、例えば面積の広い板材のような場合は、
その中心部分の板厚の測定は相対的な測定に頼らざるを
えない。即ち、このようなマイクロメータ等による測定
では、まず基準面を規定し、その上に被測定物である板
材を載置して、その板の上面と基準面との間の距離を測
定することにより、その板材の厚みを測定している。こ
の場合、この被測定物である板材が歪んでいたり反って
いるような場合は、板材の場所によっては、その板材の
下面と基準面との間に隙間が発生することになる。この
ような隙間が発生すると測定された板厚は実際の板厚と
は異なったものとなってしまうため、信頼性に乏しくな
る。
【０００４】一方、レーザ等を用いた光学的な測定装置
は、装置そのものが高価であり、その取扱も複雑なもの
となる。又、レーザを用いて板の上面と下面の反射光の
経路差により板厚を算出するもの装置では、当然のこと
ながら被測定物は透明なものでなければならず、その用
途が限られる。また、透明でない板にレーザを上面、下
面のそれぞれから当てて、それぞれの面よりの反射光に
基づいて、その板厚を測定する方法があるが、光軸の調
整などの操作が複雑になり簡単に測定することができな
いという問題がある。
は、装置そのものが高価であり、その取扱も複雑なもの
となる。又、レーザを用いて板の上面と下面の反射光の
経路差により板厚を算出するもの装置では、当然のこと
ながら被測定物は透明なものでなければならず、その用
途が限られる。また、透明でない板にレーザを上面、下
面のそれぞれから当てて、それぞれの面よりの反射光に
基づいて、その板厚を測定する方法があるが、光軸の調
整などの操作が複雑になり簡単に測定することができな
いという問題がある。
【０００５】また、超音波を利用して板厚を測定する方
式では、被測定物である板材に信号発生源から入射され
た音波が、その板の底面で反射して戻ってくるまでの時
間を計測して板厚を算出している。しかし、この方式で
は、その板厚が薄くなるにつれて入射された超音波信号
が底面で反射されて戻ってくるまでの時間が短くなるた
め、薄い板厚を測定する時には、その戻るまでの時間を
正確に計測するのが困難となる。この問題を解決するた
めには、入射する超音波信号の周波数を十分に高いもの
として分解能を上げる方法等が採られるが、いずれにし
ても限界があり装置自体のコストも高くなるという問題
がある。本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、
振動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設
定でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定でき
る測定方法及び装置を提供することを目的とする。
式では、被測定物である板材に信号発生源から入射され
た音波が、その板の底面で反射して戻ってくるまでの時
間を計測して板厚を算出している。しかし、この方式で
は、その板厚が薄くなるにつれて入射された超音波信号
が底面で反射されて戻ってくるまでの時間が短くなるた
め、薄い板厚を測定する時には、その戻るまでの時間を
正確に計測するのが困難となる。この問題を解決するた
めには、入射する超音波信号の周波数を十分に高いもの
として分解能を上げる方法等が採られるが、いずれにし
ても限界があり装置自体のコストも高くなるという問題
がある。本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、
振動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設
定でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定でき
る測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の測定装置は以下のような構成を備える。即
ち、板材の厚みを測定する測定装置であって、前記板材
上の任意の位置で振動を印加して板波を発生させる振動
発生手段と、前記板材の任意の位置に載置され、前記振
動発生手段による振動の印加により前記板材を伝播して
きた板波を検出する検出手段と、前記検出手段により検
出された板波に含まれる少なくとも２つの周波数成分に
対応する群速度とその周波数を抽出する抽出手段と、前
記抽出手段により抽出された群速度を示す各信号の、前
記振動発生手段による振動の印加位置から前記検出手段
までの到達時間を計測する計測手段と、前記計測手段に
より計測された各到達時間と、前記各到達時間に対応す
る前記群速度とその周波数とを基に前記板材の板厚を演
算する演算手段と、を有することを特徴とする。
に本発明の測定装置は以下のような構成を備える。即
ち、板材の厚みを測定する測定装置であって、前記板材
上の任意の位置で振動を印加して板波を発生させる振動
発生手段と、前記板材の任意の位置に載置され、前記振
動発生手段による振動の印加により前記板材を伝播して
きた板波を検出する検出手段と、前記検出手段により検
出された板波に含まれる少なくとも２つの周波数成分に
対応する群速度とその周波数を抽出する抽出手段と、前
記抽出手段により抽出された群速度を示す各信号の、前
記振動発生手段による振動の印加位置から前記検出手段
までの到達時間を計測する計測手段と、前記計測手段に
より計測された各到達時間と、前記各到達時間に対応す
る前記群速度とその周波数とを基に前記板材の板厚を演
算する演算手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】上記目的を達成するために本発明の測定方
法は以下のような工程を備える。即ち、板材の厚みを測
定する測定方法であって、被測定物である板材上の任意
の位置で振動を印加して板波を発生させる工程と、前記
板材上の任意の位置に載置され前記板材を伝播してきた
板波を検出するセンサにより検出された板波に含まれる
少なくとも２つの周波数成分に対応する群速度とその周
波数を抽出する工程と、これら抽出された各群速度を示
す信号の、前記振動の印加時点からの到達時間を計測す
る工程と、これら計測された到達時間と、これら到達時
間に対応する前記群速度とその周波数とを基に演算して
板材の板厚を求める工程と、を有することを特徴とす
る。
法は以下のような工程を備える。即ち、板材の厚みを測
定する測定方法であって、被測定物である板材上の任意
の位置で振動を印加して板波を発生させる工程と、前記
板材上の任意の位置に載置され前記板材を伝播してきた
板波を検出するセンサにより検出された板波に含まれる
少なくとも２つの周波数成分に対応する群速度とその周
波数を抽出する工程と、これら抽出された各群速度を示
す信号の、前記振動の印加時点からの到達時間を計測す
る工程と、これら計測された到達時間と、これら到達時
間に対応する前記群速度とその周波数とを基に演算して
板材の板厚を求める工程と、を有することを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】以上の構成において、被測定物である板材上の
任意の位置で振動を印加して板波を発生させ、その板材
上の任意の位置に載置され、板材を伝播してきた板波を
検出する検出手段により検出された板波に含まれる少な
くとも２つの周波数成分位対応する群速度とその周波数
を抽出し、それら抽出された各群速度を示す信号の、振
動の印加時点からの到達時間を計測し、その計測された
各到達時間と、この各到達時間に対応する群速度とその
周波数とを基に演算して板材の板厚を求めるように動作
する。
任意の位置で振動を印加して板波を発生させ、その板材
上の任意の位置に載置され、板材を伝播してきた板波を
検出する検出手段により検出された板波に含まれる少な
くとも２つの周波数成分位対応する群速度とその周波数
を抽出し、それら抽出された各群速度を示す信号の、振
動の印加時点からの到達時間を計測し、その計測された
各到達時間と、この各到達時間に対応する群速度とその
周波数とを基に演算して板材の板厚を求めるように動作
する。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。図１は本実施例の板厚測定装置
の概略構成を示すブロック図である。図１において、１
は演算・制御回路で、この測定装置全体を制御して、被
測定物７である板材７の厚みを測定している。２は演算
・制御回路よりの駆動信号を入力して、振動ペン１０の
振動出力アクチュエータ３を駆動する駆動回路である。
この振動出力アクチュエータ３は、内部に圧電素子等か
らなる振動子４を有しており、駆動回路２より入力され
る電気的な駆動信号が、この振動子４によって機械的な
超音波振動に変換される。この超音波振動は、先端が尖
ったホーン部５を介して被測定物である板材７に伝達さ
れる。これにより板材７を伝播した超音波振動は、圧電
素子などの機械−電気変換素子等により構成された振動
センサ６で検出される。この振動センサ６の出力信号
は、波形検出回路８に入力され、演算・制御回路１で処
理可能な検出信号に変換される。こうして、演算・制御
回路１は波形検出回路８で処理された結果を基に、板材
７の厚さを算出する。９は、こうして測定された結果を
表示或いは印刷出力する表示・出力部である。
施例を詳細に説明する。図１は本実施例の板厚測定装置
の概略構成を示すブロック図である。図１において、１
は演算・制御回路で、この測定装置全体を制御して、被
測定物７である板材７の厚みを測定している。２は演算
・制御回路よりの駆動信号を入力して、振動ペン１０の
振動出力アクチュエータ３を駆動する駆動回路である。
この振動出力アクチュエータ３は、内部に圧電素子等か
らなる振動子４を有しており、駆動回路２より入力され
る電気的な駆動信号が、この振動子４によって機械的な
超音波振動に変換される。この超音波振動は、先端が尖
ったホーン部５を介して被測定物である板材７に伝達さ
れる。これにより板材７を伝播した超音波振動は、圧電
素子などの機械−電気変換素子等により構成された振動
センサ６で検出される。この振動センサ６の出力信号
は、波形検出回路８に入力され、演算・制御回路１で処
理可能な検出信号に変換される。こうして、演算・制御
回路１は波形検出回路８で処理された結果を基に、板材
７の厚さを算出する。９は、こうして測定された結果を
表示或いは印刷出力する表示・出力部である。
【００１０】以下に、この板厚の求め方を詳しく説明す
る。図２は振動ペン３中の振動子４を駆動する振動子駆
動波形を示している。図２に示すように、本実施例で
は、振動子駆動回路２は、所定周期で振動子４に所定長
さの矩形波パルス列を入力しており、この駆動信号によ
り振動子４が振動して機械的エネルギーに変換されてい
る。この振動は、板材７上を弾性波振動として伝達さ
れ、同じく板材７上に設けられた振動センサ６により検
出される。このようにして、駆動回路２より振動子４に
入力された電気エネルギーは、振動子４で機械エネルギ
ーに変換され、板材７を介して振動センサ６で再び電気
エネルギーに変換されて出力される。この振動センサ６
で検出された信号波形の一例を図３に示す。
る。図２は振動ペン３中の振動子４を駆動する振動子駆
動波形を示している。図２に示すように、本実施例で
は、振動子駆動回路２は、所定周期で振動子４に所定長
さの矩形波パルス列を入力しており、この駆動信号によ
り振動子４が振動して機械的エネルギーに変換されてい
る。この振動は、板材７上を弾性波振動として伝達さ
れ、同じく板材７上に設けられた振動センサ６により検
出される。このようにして、駆動回路２より振動子４に
入力された電気エネルギーは、振動子４で機械エネルギ
ーに変換され、板材７を介して振動センサ６で再び電気
エネルギーに変換されて出力される。この振動センサ６
で検出された信号波形の一例を図３に示す。
【００１１】さて、このような電気信号−機械エネルギ
ー、機械エネルギー−電気信号に変換された信号、つま
り振動センサ６で検出される信号は、図４に示すように
単一の周波数のスペクトラムとはならない。これは、振
動子４に入力された電気的な駆動周波数に対して、振動
子４、ホーン部５等を含む振動ペン１０の各部がそれぞ
れ固有の振動周波数を有しているため、機械的な応答が
単一周波数とはならず種々の振動モードで応答するため
である。また、振動子４にはホーン部５等が負荷となっ
ているため、振動子４の振動はダンピングされ、全体的
に帯域の広い機械的エネルギーが振動ペン４の先から出
力されている。従って、振動センサ６で検出されて出力
される電気信号は、種々の周波数成分が混じりあった合
成波となっている。
ー、機械エネルギー−電気信号に変換された信号、つま
り振動センサ６で検出される信号は、図４に示すように
単一の周波数のスペクトラムとはならない。これは、振
動子４に入力された電気的な駆動周波数に対して、振動
子４、ホーン部５等を含む振動ペン１０の各部がそれぞ
れ固有の振動周波数を有しているため、機械的な応答が
単一周波数とはならず種々の振動モードで応答するため
である。また、振動子４にはホーン部５等が負荷となっ
ているため、振動子４の振動はダンピングされ、全体的
に帯域の広い機械的エネルギーが振動ペン４の先から出
力されている。従って、振動センサ６で検出されて出力
される電気信号は、種々の周波数成分が混じりあった合
成波となっている。
【００１２】図４では、横軸に周波数（ＫＨｚ）、縦軸
に利得（３ｄＢ）を取っており、そのピーク値は、２５
０ＫＨｚで、−４０．８３ｄＢＶとなっている。図５
は、板材上を伝播する弾性波（板波）の一般的な性質を
示した図で、５１はＶｐ（位相速度）を示し、５２はＶ
ｇ（群速度）を示している。図５から明らかなように、
板材の材質が同一であれば、板波の位相速度Ｖｐ及び群
速度Ｖｇは、板材の厚さｄと波の周波数Ｆの積に依存す
ることが良く知られている。
に利得（３ｄＢ）を取っており、そのピーク値は、２５
０ＫＨｚで、−４０．８３ｄＢＶとなっている。図５
は、板材上を伝播する弾性波（板波）の一般的な性質を
示した図で、５１はＶｐ（位相速度）を示し、５２はＶ
ｇ（群速度）を示している。図５から明らかなように、
板材の材質が同一であれば、板波の位相速度Ｖｐ及び群
速度Ｖｇは、板材の厚さｄと波の周波数Ｆの積に依存す
ることが良く知られている。
【００１３】また、前述したように、板材７上を伝播し
てくる板波は、電気的な駆動信号（図２）に対してダン
ピングされており周波数帯域の広い信号となっている。
従って振動センサ６で検出される信号波形は、図４に示
すように、時間軸上で比べてみると、信号波形の先頭部
分は伝播速度が速い比較的周波数の高い波で構成されて
おり、時間が経つに連れて徐々に周波数の低い板波が振
動センサ６に到達して電気的に変換され、先に到達して
いた周波数の高い波と重畳して出力されることが分か
る。
てくる板波は、電気的な駆動信号（図２）に対してダン
ピングされており周波数帯域の広い信号となっている。
従って振動センサ６で検出される信号波形は、図４に示
すように、時間軸上で比べてみると、信号波形の先頭部
分は伝播速度が速い比較的周波数の高い波で構成されて
おり、時間が経つに連れて徐々に周波数の低い板波が振
動センサ６に到達して電気的に変換され、先に到達して
いた周波数の高い波と重畳して出力されることが分か
る。
【００１４】そこで、これらの板波の周波数の差に着目
して、振動センサ６で検出された検出信号の波形を、そ
れぞれ異なる中心周波数を有する帯域フィルタを通して
処理することにより、その板材の厚さを求めるようにし
ている。以下に詳しく説明する。
して、振動センサ６で検出された検出信号の波形を、そ
れぞれ異なる中心周波数を有する帯域フィルタを通して
処理することにより、その板材の厚さを求めるようにし
ている。以下に詳しく説明する。
【００１５】図６は、板厚が一定の時に振動センサ６で
出力された同一の電気出力信号を中心周波数の異なるバ
ンドパス・フィルタ（帯域フィルタ：ＢＰＦ）を通して
処理し、振動ペン４と振動センサ６の間の距離と、その
波の到達遅延時間の関係からそれぞれの場合の群速度Ｖ
ｇ（千ｍ／ｓｅｃ）を求めた結果を示している。
出力された同一の電気出力信号を中心周波数の異なるバ
ンドパス・フィルタ（帯域フィルタ：ＢＰＦ）を通して
処理し、振動ペン４と振動センサ６の間の距離と、その
波の到達遅延時間の関係からそれぞれの場合の群速度Ｖ
ｇ（千ｍ／ｓｅｃ）を求めた結果を示している。
【００１６】図６から明らかなように、バンドパス・フ
ィルタの中心周波数が高ければ群速度Ｖｇは速くなり、
バンドパス・フィルタの中心周波数が低くなれば群速度
Ｖｇはそれと共に低くなっている。従って、振動センサ
６で検出されて出力される信号は同じであっても、その
信号を異なる中心周波数を設定したバンドパス・フィル
タを通して処理することにより、その中心周波数に対応
した特定の速度の板波を検出することが可能となる。
ィルタの中心周波数が高ければ群速度Ｖｇは速くなり、
バンドパス・フィルタの中心周波数が低くなれば群速度
Ｖｇはそれと共に低くなっている。従って、振動センサ
６で検出されて出力される信号は同じであっても、その
信号を異なる中心周波数を設定したバンドパス・フィル
タを通して処理することにより、その中心周波数に対応
した特定の速度の板波を検出することが可能となる。
【００１７】次に、このような群速度を検出して板厚を
測定するための波形検出回路８の構成を説明する。本実
施例の図１において、この測定装置はバンドパス・フィ
ルタ８２と、そのバンドパス・フィルタと中心周波数が
異なるバンドパス・フィルタ８３とを用いて、振動セン
サ６より出力される信号を処理している。振動センサ６
よりの出力信号は、前置増幅回路８１で増幅された後、
バンドパス・フィルタ８２，８３に入力されている。こ
こでバンドパス・フィルタ８２を用いて処理された信号
波形により算出される波の群速度をＶｇ１、周波数をｆ
１とし、バンドパス・フィルタ８３で処理された信号波
形によって算出された波の群速度をＶｇ２、その周波数
をｆ２とする。
測定するための波形検出回路８の構成を説明する。本実
施例の図１において、この測定装置はバンドパス・フィ
ルタ８２と、そのバンドパス・フィルタと中心周波数が
異なるバンドパス・フィルタ８３とを用いて、振動セン
サ６より出力される信号を処理している。振動センサ６
よりの出力信号は、前置増幅回路８１で増幅された後、
バンドパス・フィルタ８２，８３に入力されている。こ
こでバンドパス・フィルタ８２を用いて処理された信号
波形により算出される波の群速度をＶｇ１、周波数をｆ
１とし、バンドパス・フィルタ８３で処理された信号波
形によって算出された波の群速度をＶｇ２、その周波数
をｆ２とする。
【００１８】また、振動出力アクチュエータ３から出力
され板材７を伝播した超音波振動が振動センサ６に到達
し、バンドパス・フィルタ８２で処理されて検出される
群遅延時間をｔｇ１、またバンドパス・フィルタ８３で
検出される群遅延時間をｔｇ２とする。ここで、図６よ
り群速度を近似すると、 Ｖｇｎ＝α（ｆｎ×ｄ）＋β …（１） ここで、ｎ＝１，２ ｄ：板材７の板厚 α、β：
定数である。
され板材７を伝播した超音波振動が振動センサ６に到達
し、バンドパス・フィルタ８２で処理されて検出される
群遅延時間をｔｇ１、またバンドパス・フィルタ８３で
検出される群遅延時間をｔｇ２とする。ここで、図６よ
り群速度を近似すると、 Ｖｇｎ＝α（ｆｎ×ｄ）＋β …（１） ここで、ｎ＝１，２ ｄ：板材７の板厚 α、β：
定数である。
【００１９】さて、ここで振動出力アクチュエータ３と
振動センサ６との間の距離をＬとすれば、計測される群
遅延時間（ｔｇ）と群速度（Ｖｇ）とを用いて、 Ｌ＝Ｖｇ１・ｔｇ１＝Ｖｇ２・ｔｇ２ …（２） 式（１）の関係より ｛α（ｆ１×ｄ）＋β｝ｔｇ１＝｛α（ｆ２×ｄ）＋β｝ｔｇ２ …（３） 板厚ｄについて解くと、 ｄ＝（β／α）×｛（ｔｇ２−ｔｇ１）／（ｆ１・ｔｇ１−ｆ２・ｔｇ２）｝ …（４） このように、板上を伝播する波（板波）の速度が、その
振動周波数に依存していることを利用して、速度の異な
る板波の群遅延時間をそれぞれ検出することによって、
簡単に板厚を測定することができることがわかる。
振動センサ６との間の距離をＬとすれば、計測される群
遅延時間（ｔｇ）と群速度（Ｖｇ）とを用いて、 Ｌ＝Ｖｇ１・ｔｇ１＝Ｖｇ２・ｔｇ２ …（２） 式（１）の関係より ｛α（ｆ１×ｄ）＋β｝ｔｇ１＝｛α（ｆ２×ｄ）＋β｝ｔｇ２ …（３） 板厚ｄについて解くと、 ｄ＝（β／α）×｛（ｔｇ２−ｔｇ１）／（ｆ１・ｔｇ１−ｆ２・ｔｇ２）｝ …（４） このように、板上を伝播する波（板波）の速度が、その
振動周波数に依存していることを利用して、速度の異な
る板波の群遅延時間をそれぞれ検出することによって、
簡単に板厚を測定することができることがわかる。
【００２０】演算制御回路１は、測定器の制御を行う他
に、これらの演算を行って被測定物の板厚を算出し、そ
の結果を表示・出力部９に表示したり印刷できるととも
に、外部装置に結果を出力することができる。
に、これらの演算を行って被測定物の板厚を算出し、そ
の結果を表示・出力部９に表示したり印刷できるととも
に、外部装置に結果を出力することができる。
【００２１】図７は、信号検出回路８中で行なわれてい
る信号処理のタイミングを示すタイミング図である。図
において、符号４１は振動ペン１０中の振動子４を駆動
する駆動波形を示し、符号４２は被測定物である板材７
を伝播してきた振動を振動センサ６で検出したときの検
出信号波形を示している。符号４２−Ａ、４２−Ｂはそ
れぞれバンドパス・フィルタ８２、バンドパス・フィル
タ８３で処理した後の信号波形を示し、符号４３−Ａ，
４３−Ｂはそれぞれの検出信号波形の包絡線を示してい
る。また、符号４４−Ａ，４４−Ｂのそれぞれは、各包
絡線４３−Ａ，４３−Ｂのそれぞれの微分波形を示し、
振動センサ６で検出された振動波の遅延時間を決定する
ために微分されており、そのゼロクロス信号（包絡線の
ピークに相当）により各包絡線のピークを検出してい
る。このような処理を行っているのが信号処理回路８
４，８５で、各信号処理回路は、包絡線のピークを検出
すると、カウンタ８６にカウント停止信号を出力してい
る。
る信号処理のタイミングを示すタイミング図である。図
において、符号４１は振動ペン１０中の振動子４を駆動
する駆動波形を示し、符号４２は被測定物である板材７
を伝播してきた振動を振動センサ６で検出したときの検
出信号波形を示している。符号４２−Ａ、４２−Ｂはそ
れぞれバンドパス・フィルタ８２、バンドパス・フィル
タ８３で処理した後の信号波形を示し、符号４３−Ａ，
４３−Ｂはそれぞれの検出信号波形の包絡線を示してい
る。また、符号４４−Ａ，４４−Ｂのそれぞれは、各包
絡線４３−Ａ，４３−Ｂのそれぞれの微分波形を示し、
振動センサ６で検出された振動波の遅延時間を決定する
ために微分されており、そのゼロクロス信号（包絡線の
ピークに相当）により各包絡線のピークを検出してい
る。このような処理を行っているのが信号処理回路８
４，８５で、各信号処理回路は、包絡線のピークを検出
すると、カウンタ８６にカウント停止信号を出力してい
る。
【００２２】このカウンタ８６は２つのカウンタで構成
されており、演算・制御回路１が駆動回路２に駆動信号
を出力して振動子４の駆動を開始した時点で計数を開始
し、信号処理回路８４、８５よりのピーク検出信号によ
り、その計数を停止する。このため、演算・制御回路１
がこのカウンタ８６の計数値を読み取ることにより、振
動ペン１０より振動が発生されて、振動センサ６がその
振動を検出するまでの時間を求めることができる。
されており、演算・制御回路１が駆動回路２に駆動信号
を出力して振動子４の駆動を開始した時点で計数を開始
し、信号処理回路８４、８５よりのピーク検出信号によ
り、その計数を停止する。このため、演算・制御回路１
がこのカウンタ８６の計数値を読み取ることにより、振
動ペン１０より振動が発生されて、振動センサ６がその
振動を検出するまでの時間を求めることができる。
【００２３】このようにして、波形検出回路８はそれぞ
れの検出信号波形の包絡線のピーク信号に基づいて、そ
れぞれの群遅延時間ｔｇｎを、カウンタ８６の計数値と
して演算・制御回路１に出力している。図８は本実施例
の演算・制御回路１における板厚測定処理を示すフロー
チャートで、この処理を実行する制御プログラムはこの
演算・制御回路１のＲＯＭ（図示せず）等に記憶されて
いる。
れの検出信号波形の包絡線のピーク信号に基づいて、そ
れぞれの群遅延時間ｔｇｎを、カウンタ８６の計数値と
して演算・制御回路１に出力している。図８は本実施例
の演算・制御回路１における板厚測定処理を示すフロー
チャートで、この処理を実行する制御プログラムはこの
演算・制御回路１のＲＯＭ（図示せず）等に記憶されて
いる。
【００２４】この処理は、まずステップＳ１で、振動子
４を駆動する駆動信号を駆動回路２に出力し、これと同
時にステップＳ２でカウンタ８６を起動して、計時を開
始する。次にステップＳ３に進み、カウンタ８６が計時
動作を停止するのを待ち、カウンタ８６が計時を終了す
るとステップＳ４に進み、その計時値を読み取る。ここ
で読み取られる計時値は、バンドパス・フィルタ８４と
８５のそれぞれを通過した信号のピーク値を検出するま
での時間であり、それぞれｔｇ１，ｔｇ２で表される。
４を駆動する駆動信号を駆動回路２に出力し、これと同
時にステップＳ２でカウンタ８６を起動して、計時を開
始する。次にステップＳ３に進み、カウンタ８６が計時
動作を停止するのを待ち、カウンタ８６が計時を終了す
るとステップＳ４に進み、その計時値を読み取る。ここ
で読み取られる計時値は、バンドパス・フィルタ８４と
８５のそれぞれを通過した信号のピーク値を検出するま
での時間であり、それぞれｔｇ１，ｔｇ２で表される。
【００２５】ステップＳ５では、これら時間データの差
分（ｔｇ２−ｔｇ１）を求め、次にステップＳ６で、各
バンドパス・フィルタ（８２，８３）の中心周波数（ｆ
１，ｆ２）に、それぞれ対応する経過時間（ｔｇ１，ｔ
ｇ２）を乗算して、各周波数に対応した群速度（ｆ１・
ｔｇ１，ｆ２・ｔｇ２）を求める。こうして求められた
時間と群速度とを、前述の（４）式に代入して、被測定
物である板材７の板厚を求める。そしてステップＳ８に
進み、この求められた板厚を表示・出力部９に出力し
て、表示或いは印刷を行う。
分（ｔｇ２−ｔｇ１）を求め、次にステップＳ６で、各
バンドパス・フィルタ（８２，８３）の中心周波数（ｆ
１，ｆ２）に、それぞれ対応する経過時間（ｔｇ１，ｔ
ｇ２）を乗算して、各周波数に対応した群速度（ｆ１・
ｔｇ１，ｆ２・ｔｇ２）を求める。こうして求められた
時間と群速度とを、前述の（４）式に代入して、被測定
物である板材７の板厚を求める。そしてステップＳ８に
進み、この求められた板厚を表示・出力部９に出力し
て、表示或いは印刷を行う。
【００２６】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置に、本発
明により規定された処理を実行するプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置に、本発
明により規定された処理を実行するプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。
【００２７】以上説明したように本実施例によれば、振
動出力アクチュエータ３と振動センサ６間の距離は、板
厚を算出することなく測定できるので、両者間の距離を
厳密に設定する必要がない。これにより、振動出力アク
チュエータ３、振動センサ６を被測定物の任意の位置に
設置できるので汎用性があり、しかも簡単で、低コスト
に構成できる効果がある。
動出力アクチュエータ３と振動センサ６間の距離は、板
厚を算出することなく測定できるので、両者間の距離を
厳密に設定する必要がない。これにより、振動出力アク
チュエータ３、振動センサ６を被測定物の任意の位置に
設置できるので汎用性があり、しかも簡単で、低コスト
に構成できる効果がある。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設定
でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定できる
効果がある。
動の印加位置と板波の検出時点までの距離を任意に設定
でき、低コストでしかも簡単に板材の厚みを測定できる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の板厚測定装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】本実施例における振動子の駆動用波形の一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】本実施例の振動センサの検出信号波形例を示す
図である。
図である。
【図４】振動センサにより検出された検出信号の信号ス
ペクトラムの一例を示す図である。
ペクトラムの一例を示す図である。
【図５】板波の一般的性質を説明するための図である。
【図６】本実施例におけるバンドパス・フィルタの中心
周波数と板波の群速度との関係を示す図である。
周波数と板波の群速度との関係を示す図である。
【図７】本実施例の波形検出回路における信号処理を示
すタイムチャートである。
すタイムチャートである。
【図８】本実施例の板厚測定装置の演算・制御回路によ
る板厚測定処理を示すフローチャートである。
る板厚測定処理を示すフローチャートである。
１ 演算制御回路 ２ 振動子駆動回路 ３ 振動出力アクチュエータ ４ 振動子 ５ ホーン ６ 振動センサ ７ 被測定物（板材） ８ 信号波形検出回路 ９ 表示・出力部 １０ 振動ペン ８１ 前置増幅回路 ８２，８３ バンドパス・フィルタ ８４，８５ 信号処理回路 ８６ カウンタ
フロントページの続き (72)発明者 吉村 雄一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 時岡 正樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−187609（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 17/00 - 17/04
Claims (2)
- 【請求項１】 板材の厚みを測定する測定装置であっ
て、 前記板材上の任意の位置で振動を印加して板波を発生さ
せる振動発生手段と、 前記板材の任意の位置に載置され、前記振動発生手段に
よる振動の印加により前記板材を伝播してきた板波を検
出する検出手段と、 前記検出手段により検出された板波に含まれる少なくと
も２つの周波数成分に対応する群速度とその周波数を抽
出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された群速度を示す各信号の、
前記振動発生手段による振動の印加位置から前記検出手
段までの到達時間を計測する計測手段と、 前記計測手段により計測された各到達時間と、前記各到
達時間に対応する前記群速度とその周波数とを基に前記
板材の板厚を演算する演算手段と、 を有することを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 板材の厚みを測定する測定方法であっ
て、 被測定物である板材上の任意の位置で振動を印加して板
波を発生させる工程と、 前記板材上の任意の位置に載置され前記板材を伝播して
きた板波を検出するセンサにより検出された板波に含ま
れる少なくとも２つの周波数成分に対応する群速度とそ
の周波数を抽出する工程と、 これら抽出された各群速度を示す信号の、前記振動の印
加時点からの到達時間を計測する工程と、 これら計測された到達時間と、これら到達時間に対応す
る前記群速度とその周波数とを基に演算して板材の板厚
を求める工程と、 を有することを特徴とする測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150046A JP2996537B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 測定方法及び装置 |
| US07/900,324 US5438872A (en) | 1991-06-21 | 1992-06-18 | Measuring method and apparatus using a lamb wave |
| DE69204917T DE69204917T2 (de) | 1991-06-21 | 1992-06-19 | Messverfahren und -vorrichtung. |
| EP92110322A EP0519476B1 (en) | 1991-06-21 | 1992-06-19 | Measuring method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150046A JP2996537B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04372809A JPH04372809A (ja) | 1992-12-25 |
| JP2996537B2 true JP2996537B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15488327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150046A Expired - Fee Related JP2996537B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996537B2 (ja) |
Families Citing this family (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 |
| JP2006300854A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Kyushu Institute Of Technology | 配管板厚測定装置 |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3150046A patent/JP2996537B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04372809A (ja) | 1992-12-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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