JPH0729447Y2 - 超音波計測装置 - Google Patents
超音波計測装置Info
- Publication number
- JPH0729447Y2 JPH0729447Y2 JP2105389U JP2105389U JPH0729447Y2 JP H0729447 Y2 JPH0729447 Y2 JP H0729447Y2 JP 2105389 U JP2105389 U JP 2105389U JP 2105389 U JP2105389 U JP 2105389U JP H0729447 Y2 JPH0729447 Y2 JP H0729447Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- probe
- calibration
- measurement
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は，超音波を利用した距離測定や物体の形状測
定，寸法測定装置の改良に関するものである。例えば産
業分野で使用される各種素材の片面から空中を介して超
音波を照射し，素材面で反射されて帰ってくるまでの時
間から素材までの距離を知ることができる。したがっ
て，その距離から素材の形状を測定したり，両面から照
射することによって厚さなどの寸法を測定することがで
きる。また，各種部品の磨耗量の測定にも利用されてい
る。
定，寸法測定装置の改良に関するものである。例えば産
業分野で使用される各種素材の片面から空中を介して超
音波を照射し，素材面で反射されて帰ってくるまでの時
間から素材までの距離を知ることができる。したがっ
て，その距離から素材の形状を測定したり，両面から照
射することによって厚さなどの寸法を測定することがで
きる。また，各種部品の磨耗量の測定にも利用されてい
る。
超音波を金属などの固体中へ入射し，固体内部の欠陥の
有無を検査する技術は超音波探傷と呼ばれ，製品検査や
保守検査の有効な手段として広く利用されている。ま
た，やはりこの超音波を空中や液体中へ照射し，物体の
有無を検知したり物体までの距離を測定する装置もすで
に実用化されている。
有無を検査する技術は超音波探傷と呼ばれ，製品検査や
保守検査の有効な手段として広く利用されている。ま
た，やはりこの超音波を空中や液体中へ照射し，物体の
有無を検知したり物体までの距離を測定する装置もすで
に実用化されている。
第２図は空中に存在する物体の有無や物体までの距離を
超音波によって検出する方法の説明図であり，（1S）は
送信回路，（2S）は超音波送信探触子，（3S）は超音波
受信探触子，（4S）は受信回路，（5S）はデータ処理回
路，（６）は計測対象物体であり，さらにUSは空中を伝
搬する超音波,LSは超音波探触子と計測対象物体間の距
離を示している。いま送信回路（1S）からの送信電気パ
ルスを受けて超音波送信探触子（2S）から空中へ超音波
USが送出されると，超音波は計測対象物体（６）の表面
で反射して帰ってくる。帰ってきた超音波は超音波受信
探触子（3S）によって再び電気信号に変換され，受信回
路（4S）で所定の信号レベルまで増幅された後，データ
処理回路（5S）で有無信号や距離信号に変換し出力され
る。
超音波によって検出する方法の説明図であり，（1S）は
送信回路，（2S）は超音波送信探触子，（3S）は超音波
受信探触子，（4S）は受信回路，（5S）はデータ処理回
路，（６）は計測対象物体であり，さらにUSは空中を伝
搬する超音波,LSは超音波探触子と計測対象物体間の距
離を示している。いま送信回路（1S）からの送信電気パ
ルスを受けて超音波送信探触子（2S）から空中へ超音波
USが送出されると，超音波は計測対象物体（６）の表面
で反射して帰ってくる。帰ってきた超音波は超音波受信
探触子（3S）によって再び電気信号に変換され，受信回
路（4S）で所定の信号レベルまで増幅された後，データ
処理回路（5S）で有無信号や距離信号に変換し出力され
る。
なお，第２図においては，超音波送信探触子と超音波受
信探触子とが別々に分れている場合について述べたが，
両者は一体になっていることもあり，その場合も動作は
全く同様である。
信探触子とが別々に分れている場合について述べたが，
両者は一体になっていることもあり，その場合も動作は
全く同様である。
以上説明した例において，空中の超音波速度をVa,超音
波探触子が超音波を送信した時刻から計測対象物体で反
射して帰ってくるまでの超音波伝搬時間をTSとすると，
超音波探触子（2S），（3S）から計測対象物体（６）ま
での距離LSは下式で求めることができる。
波探触子が超音波を送信した時刻から計測対象物体で反
射して帰ってくるまでの超音波伝搬時間をTSとすると，
超音波探触子（2S），（3S）から計測対象物体（６）ま
での距離LSは下式で求めることができる。
LS＝（Va・TS）/2…… （１） このようにして求められた距離LSの測定精度は，上式か
らも解るように超音波の速度Vaの変動と，超音波の伝搬
時間TSの計測誤差に左右される。この内，伝搬時間TSの
計測精度は送信回路（1S）や受信回路（4S），データ処
理回路（5S）での信号処理で決まり，最近の技術におい
てはかなり高い精度を確保することができる。一方，超
音波の音速Vaは超音波の伝搬経路である空中の環境条件
に大きく影響され，そのなかでも温度による変動が最も
起こりやすい。この超音波の音速Vaの温度特性は（２）
式で与えられ，距離LSの計測時における超音波の伝搬経
路の温度が20℃近辺である場合，その変動する割合は約
0.18％／℃となる。
らも解るように超音波の速度Vaの変動と，超音波の伝搬
時間TSの計測誤差に左右される。この内，伝搬時間TSの
計測精度は送信回路（1S）や受信回路（4S），データ処
理回路（5S）での信号処理で決まり，最近の技術におい
てはかなり高い精度を確保することができる。一方，超
音波の音速Vaは超音波の伝搬経路である空中の環境条件
に大きく影響され，そのなかでも温度による変動が最も
起こりやすい。この超音波の音速Vaの温度特性は（２）
式で与えられ，距離LSの計測時における超音波の伝搬経
路の温度が20℃近辺である場合，その変動する割合は約
0.18％／℃となる。
Va＝VO（１＋T/273）1/2…… （２） ここでVOは０℃における空中の超音波音速であり,Tは測
定時の空中の温度（℃）である。
定時の空中の温度（℃）である。
いま測定距離LSが50mm程度場合，温度Ｔが20℃から21℃
の間で１℃変化したとすると音速Vaは上記のように0.18
％変動し，その結果距離LSは50×0.0018＝0.09mm変化す
ることになる。一般的に材料の厚さ測定においては数十
μｍ程度の精度を要求されるため,1℃の変化も許されな
いことになる。特に計測対象が高温物体の場合は空中温
度への影響が大きく，超音波による距離の測定では精度
の確保が困難となる。
の間で１℃変化したとすると音速Vaは上記のように0.18
％変動し，その結果距離LSは50×0.0018＝0.09mm変化す
ることになる。一般的に材料の厚さ測定においては数十
μｍ程度の精度を要求されるため,1℃の変化も許されな
いことになる。特に計測対象が高温物体の場合は空中温
度への影響が大きく，超音波による距離の測定では精度
の確保が困難となる。
以上は空中での測定について述べたが，液体中において
も温度変化がある場合は超音波音速の変動を伴い，超音
波による高精度の距離の測定が難しくなることは同様で
ある。
も温度変化がある場合は超音波音速の変動を伴い，超音
波による高精度の距離の測定が難しくなることは同様で
ある。
この考案は，超音波計測装置において空中または液体中
での超音波の速度Vaを変動させる要因である温度や湿度
などの超音波伝搬経路における環境条件による影響を少
なくし，超音波による距離の測定精度を向上させること
を目的とする。
での超音波の速度Vaを変動させる要因である温度や湿度
などの超音波伝搬経路における環境条件による影響を少
なくし，超音波による距離の測定精度を向上させること
を目的とする。
この考案に係る超音波計測装置では，測定用超音波探触
子の超音波伝搬経路を，別に設けた校正用超音波送信探
触子と校正用超音波受信探触子間の超音波伝搬経路が横
切るように配置し，校正用超音波送信探触子および校正
用超音波受信探触子間で測定した超音波伝搬時間と，測
定用超音波探触子で求めた超音波伝搬時間とを使用し
て，測定用超音波探触子から対象物体までの距離を算出
するようにしたものである。
子の超音波伝搬経路を，別に設けた校正用超音波送信探
触子と校正用超音波受信探触子間の超音波伝搬経路が横
切るように配置し，校正用超音波送信探触子および校正
用超音波受信探触子間で測定した超音波伝搬時間と，測
定用超音波探触子で求めた超音波伝搬時間とを使用し
て，測定用超音波探触子から対象物体までの距離を算出
するようにしたものである。
この考案においては，測定用超音波探触子と計測対象物
体間の超音波伝搬経路を校正用超音波送信探触子と校正
用超音波受信探触子間の超音波伝搬経路が横切るように
配置され，測定用超音波探触子で求めた超音波伝搬時間
から距離を算出する際に，校正用超音波送信探触子と校
正用超音波受信探触子間で求めた超音波伝搬時間を使用
することによって，超音波伝搬経路の環境条件の変化が
常に反映され，結果として測定値の精度を向上させるこ
とができるものである。
体間の超音波伝搬経路を校正用超音波送信探触子と校正
用超音波受信探触子間の超音波伝搬経路が横切るように
配置され，測定用超音波探触子で求めた超音波伝搬時間
から距離を算出する際に，校正用超音波送信探触子と校
正用超音波受信探触子間で求めた超音波伝搬時間を使用
することによって，超音波伝搬経路の環境条件の変化が
常に反映され，結果として測定値の精度を向上させるこ
とができるものである。
第１図はこの考案により一実施例を示したものであり，
図において（1S），（2S），（3S），（4S），（5S），
（６）は第２図と同一のもの，（1K）は校正用超音波送
信探触子の送信回路，（2K）は校正用超音波送信探触
子，（3K）は校正用超音波受信探触子，（4K）は校正用
超音波受信探触子の受信回路，（5K）は校正用データ処
理回路,UKは校正用の超音波受信探触子（2K），（3K）
間の空中を伝搬する超音波,LKはその間の距離である。
図において（1S），（2S），（3S），（4S），（5S），
（６）は第２図と同一のもの，（1K）は校正用超音波送
信探触子の送信回路，（2K）は校正用超音波送信探触
子，（3K）は校正用超音波受信探触子，（4K）は校正用
超音波受信探触子の受信回路，（5K）は校正用データ処
理回路,UKは校正用の超音波受信探触子（2K），（3K）
間の空中を伝搬する超音波,LKはその間の距離である。
いま，校正用超音波送信探触子（2K）には，前記第２図
と同様に送信回路（1K）からの電気パルスが供給され，
超音波探触子（2K）から超音波UKが発生する。空中を伝
搬した超音波UKは測定用の超音波探触子の超音波伝搬経
路を横切って，対向して配置されている校正用超音波受
信探触子（3K）で受信される。校正用超音波受信探触子
（3K）で受信された超音波は電気信号に変換され，受信
回路（4K）へ送られた後，校正用データ処理回路（5K）
で処理され超音波伝搬時間TKが求められる。ここで，校
正用の超音波受信探触子（2K），（3K）間の距離LKは既
知の一定値であるから，超音波伝搬経路での音速VKは次
の（３）式によって求められる。
と同様に送信回路（1K）からの電気パルスが供給され，
超音波探触子（2K）から超音波UKが発生する。空中を伝
搬した超音波UKは測定用の超音波探触子の超音波伝搬経
路を横切って，対向して配置されている校正用超音波受
信探触子（3K）で受信される。校正用超音波受信探触子
（3K）で受信された超音波は電気信号に変換され，受信
回路（4K）へ送られた後，校正用データ処理回路（5K）
で処理され超音波伝搬時間TKが求められる。ここで，校
正用の超音波受信探触子（2K），（3K）間の距離LKは既
知の一定値であるから，超音波伝搬経路での音速VKは次
の（３）式によって求められる。
VK＝LK/TK…… （３） 上式で求めたVKは測定用超音波探触子の超音波伝搬経路
における音速にほぼ等しいと考えられ，この値を（１）
式のVaの代りとすることによって対象物体までの計測距
離が下式で算出される。
における音速にほぼ等しいと考えられ，この値を（１）
式のVaの代りとすることによって対象物体までの計測距
離が下式で算出される。
LS＝（LK・TS）/2TK…… （４） したがって，校正用データ処理回路（5K）で求めた超音
波伝搬時間TKを測定用データ処理回路（5S）へ送り，上
記の（４）式を使って測定用超音波探触子で求めた超音
波伝搬時間TSとから距離LSの値を知ることができる。
（４）式においてLKは一定値でTS,TKは伝搬時間であ
り，温度変化に左右される音速などを含まないため，常
に精度の高い計測結果を得ることが可能となる。
波伝搬時間TKを測定用データ処理回路（5S）へ送り，上
記の（４）式を使って測定用超音波探触子で求めた超音
波伝搬時間TSとから距離LSの値を知ることができる。
（４）式においてLKは一定値でTS,TKは伝搬時間であ
り，温度変化に左右される音速などを含まないため，常
に精度の高い計測結果を得ることが可能となる。
なお，第１図では対象物体（６）までの距離を測定する
手段について説明したものであるが，測定用超音波探触
子を対象物体（６）の両側に対向するように配置し，そ
れぞれの測定用超音波探触子が対象物体（６）までの距
離を測定することによって，対象物体（６）の厚さを測
定する場合についても同様に適用できるものである。
手段について説明したものであるが，測定用超音波探触
子を対象物体（６）の両側に対向するように配置し，そ
れぞれの測定用超音波探触子が対象物体（６）までの距
離を測定することによって，対象物体（６）の厚さを測
定する場合についても同様に適用できるものである。
この考案においては，測定用超音波探触子と計測対象物
体間の空気の温度変動の影響を極力小さく押さえること
ができるため，空中の超音波音速などの変化により測定
精度低下を防止する効果がある。
体間の空気の温度変動の影響を極力小さく押さえること
ができるため，空中の超音波音速などの変化により測定
精度低下を防止する効果がある。
第１図はこの考案による実施例を示した図であり，第２
図は従来の技術を説明するための図である。 図において，（1S），（1K）はそれぞれ測定用および校
正用の送信回路，（2S），（2K）はそれぞれ測定用およ
び校正用超音波送信探触子，（3S），（3K）はそれぞれ
測定用および校正用超音波受信探触子，（4S），（4K）
はそれぞれ測定用および校正用の受信回路，（5S），
（5K）はそれぞれ測定用および校正用のデータ処理回
路，（６）は計測対象物体である。 なお，図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図は従来の技術を説明するための図である。 図において，（1S），（1K）はそれぞれ測定用および校
正用の送信回路，（2S），（2K）はそれぞれ測定用およ
び校正用超音波送信探触子，（3S），（3K）はそれぞれ
測定用および校正用超音波受信探触子，（4S），（4K）
はそれぞれ測定用および校正用の受信回路，（5S），
（5K）はそれぞれ測定用および校正用のデータ処理回
路，（６）は計測対象物体である。 なお，図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】空中または液体中において超音波を送信す
るとともに対象物体にあたって反射してきた超音波を受
信し，超音波の往復伝搬時間から対象物体までの距離を
測定する超音波計測装置において，超音波を対象物体に
向けて送信したり対象物体から反射してきた超音波を受
信するための１個または複数個の測定用超音波探触子
と，前記の測定用超音波探触子の超音波伝搬経路をはさ
んで互いに対向させるように配置した校正用超音波送信
探触子および校正用超音波受信探触子と，前記の測定用
超音波探触子および校正用超音波送信探触子に送信用電
気パルスを供給する送信回路と，測定用超音波探触子お
よび校正用超音波受信探触子から受信した電気信号を増
幅する受信回路と，前記の受信回路から得られた信号を
入力し，前記の校正用超音波送信探触子と校正用超音波
受信探触子間の距離および超音波伝搬時間と，前記の測
定用超音波探触子から求められる超音波伝搬時間とを使
用して，前記の測定用超音波探触子から対象物体までの
距離を算出する手段とを具備したことを特徴とする超音
波計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105389U JPH0729447Y2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 超音波計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105389U JPH0729447Y2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 超音波計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113111U JPH02113111U (ja) | 1990-09-11 |
| JPH0729447Y2 true JPH0729447Y2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=31237946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2105389U Expired - Lifetime JPH0729447Y2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 超音波計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729447Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7391676B2 (en) * | 2004-12-22 | 2008-06-24 | Asml Netherlands B.V. | Ultrasonic distance sensors |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP2105389U patent/JPH0729447Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113111U (ja) | 1990-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GB2128330A (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
| US3228232A (en) | Ultrasonic inspection device | |
| US20070188169A1 (en) | Method and device for determining the thickness of material using high frequency | |
| KR100832839B1 (ko) | 초음파 종파와 횡파를 이용한 두께 측정 장치 및 방법 | |
| US3599478A (en) | Self-calibrating ultrasonic thickness-measuring apparatus | |
| GB2170907A (en) | Improvements relating to distance measuring devices | |
| US5672828A (en) | Strength determination of sheet materials by utrasonic testing | |
| US3694800A (en) | Acoustical gauge | |
| JPH0729447Y2 (ja) | 超音波計測装置 | |
| JPS6321135B2 (ja) | ||
| Martin et al. | Ultrasonic ranging gets thermal correction | |
| JP2001343365A (ja) | 金属薄板の厚み共振スペクトル測定方法及び金属薄板の電磁超音波計測方法 | |
| JPH0749944B2 (ja) | 材料の厚さ及び音速の同時測定法 | |
| JPH02216409A (ja) | 超音波計測装置 | |
| JPS61245055A (ja) | 超音波探傷装置 | |
| SU1732177A1 (ru) | Способ определени температурного коэффициента скорости ультразвука | |
| JPH0394109A (ja) | 超音波計測装置 | |
| JPH0328374Y2 (ja) | ||
| SU1288589A1 (ru) | Устройство дл определени прочности бетона | |
| SU1320742A1 (ru) | Способ ультразвукового теневого контрол изделий и устройство дл его осуществлени | |
| JPH01145529A (ja) | 超音波計測装置 | |
| CN115950916A (zh) | 一种物体表面热流密度检测方法、装置以及设备 | |
| SU1422140A1 (ru) | Способ ультразвукового теневого контрол изделий | |
| JPS6053805A (ja) | 超音波厚さ計 | |
| RU2034236C1 (ru) | Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер |