JPH0823487B2 - 板厚測定用超音波探触子 - Google Patents

板厚測定用超音波探触子

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JPH0823487B2
JPH0823487B2 JP61254686A JP25468686A JPH0823487B2 JP H0823487 B2 JPH0823487 B2 JP H0823487B2 JP 61254686 A JP61254686 A JP 61254686A JP 25468686 A JP25468686 A JP 25468686A JP H0823487 B2 JPH0823487 B2 JP H0823487B2
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修一 三浦
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、塗装が施された鋼板等の真の板厚を、塗膜
上から測定できるようにした板厚測定用超音波探触子
(以下、「超音波探触子」と略称する)に関するもので
ある。
[従来の技術] 鋼板等の板厚を測定するための超音波探触子は従来か
ら種々の形式があるが、その一つとして第4図に示すも
のが知られている。
図示の超音波探触子1は一般に分割形と呼ばれている
もので、一端に被測定物2の表面に密着される開口端部
が形成された円筒状のケース3を具備し、このケース3
内であって開口端部の反対側に、圧電素子等から成る超
音波の送信部材4と受信部材5が並設されている。この
送信部材4と受信部材5は、送受信面を閉じる方向に適
宜な角度θが付けられ且つ互いに対称に配置されてお
り、これによって、送信部材4から超音波パルスが発せ
られた場合に、超音波パルスが被測定物2にて反射し、
その反射波が受信部材5により受信される。また、送信
部材4からの超音波パルスが受信部材5に直接伝播され
るのを防止するために、送信部材4と受信部材5との間
には音響仕切板6が取り付けられ、ケース3の中心線に
沿って開口端部まで延びている。更に、送受信部材4、
5と開口端部との間のケース3内には遅延材7が充填さ
れており、また、送受信部材4、5の共振を吸収して短
パルスを送受信するために、送信部材4と受信部材5の
背面側にダンパ8が取り付けられている。
このような超音波探触子1を用いて板厚を測定する方
法について次に説明する。
まず、超音波の伝播を良好にするために、被測定物2
の表面にグリセリン等の接触媒質を塗り、超音波探触子
1の端面を被測定物2に密着させて送信部材4から超音
波パルスを送信する。この超音波パルスの一部は被測定
物2の表面で反射され、この表面反射波が受信部材5に
より受信される。その他の超音波パルスは被測定物2中
を進み、被測定物2の底面で反射し、この底面反射波も
また受信部材5にて受信される。
こうして、理論上は、超音波パルスを送信してから表
面反射波を受信するまでの時間と底面反射波を受信する
までの時間とが得られ、これらの時間、及び被測定物2
での超音波の伝播速度から、被測定物2の板厚が算出さ
れることとなる。
しかしながら、この超音波探触子1は、音響仕切板6
がケース3の開口端部まで延び被測定物2に接するよう
な構造となっているので、受信部材5で受信される表面
反射波は極めて小さく、これを検出することは非常に困
難であった。従って、実際の板厚測定においては、送信
部材4からケース3の開口端部までの超音波の伝播時間
を予め求めておき、この伝播時間の2倍を表面反射波受
信時間として取り扱うこととしている。
[発明が解決しようとする問題点] 上述したような従来の超音波探触子では、被測定物の
表面に塗装が施されている場合に、塗膜上から板厚を測
定すると、測定値は塗膜の厚さまで含まれることにな
り、真の板厚を測定することができなかった。このよう
な場合、従来では、測定前にサンドブラスト、グライン
ダ等により塗膜を予め剥がしておかなければならず、手
間がかかるという問題点があった。
また、塗膜と被測定物との境界面で反射される境界面
反射波を受信してから、底面反射波を受信するまでの時
間により、被測定物の板厚を塗膜付きのままで測定する
方法が従来から考えられているが、上記の超音波探触子
では音響仕切板の存在により境界面反射波の受信レベル
が低く、境界面反射波の受信信号を確実に取り出すこと
ができず、実用化は困難であった。
従って、本発明の目的はかかる問題点を除去すること
にある。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明による板厚測定用
超音波探触子は、超音波パルスを発するための送信部材
と、該送信部材から発せられた超音波パルスの被測定物
による反射波を受信するように、前記送信部材に並設さ
れた受信部材と、前記送信部材から前記受信部材に超音
波パルスが直接伝播しないように、前記送信部材および
前記受信部材の間に設けられた音響仕切板と、前記送信
部材の送信面及び前記受信部材の受信面に隣接して配置
され、測定時に前記送信部材及び前記受信部材と被測定
物との間に介在される遅延材と、前記送信部材、前記受
信部材、前記音響仕切板及び前記遅延材を保持するケー
スとを備え、前記送信部材から発せられた超音波パルス
を被測定物の表面による反射波を前記受信部材が受信で
きるように、前記音響仕切板の自由端と前記遅延材の端
面との間に隙間を形成したことを特徴としている。
[作用] 上述した本発明による超音波探触子においては、音響
仕切板と被測定物との間に隙間が形成され、底面反射波
はもとより、表面反射波、塗装が施された被測定物にあ
っては塗膜と被測定物との境界面での反射波をも高いレ
ベルで受信することが可能となり、これらの受信信号か
ら真の板厚を求めることができる。
本発明の他の目的や特徴及び利点は以下の添付図面に
沿っての詳細な説明から明らかになろう。
[実施例] 図面の第1図には本発明に従った超音波探触子の一実
施例が示されており、従来構成と同一又は相当部分には
同一符号が付けられている。
図示の如く、この実施例の超音波探触子10は分割形で
あり、従来構成と同様、一端に開口端部が形成された円
筒状のケース3と、その内部、他端側に並設された超音
波の送信部材4及び受信部材5と、送信部材4及び受信
部材5の間に設置された音響仕切板11とから主に構成さ
れている。また、遅延材7がケース3内で、送信部材4
の送信面と受信部材5の受信面とに隣接して配置され、
その端面はケース3の開口面と一致されている。更に、
ダンパ8が送受信部材4、5の背面側に取り付けられて
いる。
本発明によれば、音響仕切板11は第4図の従来構成に
比べて短く、その自由端とケース3の開口面との間に一
定の距離が置かれ、測定時の被測定物12上の塗膜14との
間に隙間13を形成するようになっている。隙間13の寸法
は、塗膜14の表面、及び塗膜14と被測定物12との境界面
での反射波が高レベルで受信部材5に伝えられるよう
に、適宜に設定されている。
次に、上述したような構成の本発明による超音波探触
子を用いて、塗装が施された被測定物の板厚を自動測定
する場合について説明する。
この超音波探触子10は、従来と同様に、遅延材7の端
面を接触媒質が塗布された塗膜14の表面に密着させて取
り付けられる。また、超音波探触子10には板厚自動測定
用の適当な板厚測定器20が接続される。この板厚測定器
20において、符号21は超音波パルス発生器であり、超音
波探触子10の送信部材4に接続され、送信部材4から一
定の周期で超音波パルスを送信させることができる。送
信部材4から発せられた超音波パルスの一部は、まず、
塗膜14の表面にて反射され、隙間13を通って受信部材5
により受信される。受信部材5は板厚測定器20の信号セ
レクタ22に接続されており、受信部材5からの受信信号
は、信号セレクタ22、表面反射波アンプ23及び波形整形
回路24を経て、信号a(第2図(a))として比較回路
25に入力される。また、被測定物12上の塗膜14を通過し
た超音波パルスの一部は、塗膜14と被測定物12との境界
面で反射される。この境界面反射波を受信した受信部材
5からの信号は、信号セレクタ22により境界面反射波ア
ンプ26と波形整形回路27に送られ、そして、信号b(第
2図(b))として比較回路25に入力される。尚、符号
28はオートゲインコントロールで、境界面反射波の信号
波形を十分な大きさに増幅するまでループさせるよう機
能する。比較回路25においては、時間的に遅れて入って
きた信号を出力(第2図(c))し、フリップフロップ
回路29に入力する。被測定物12の底面からの底面反射波
もまた受信部材5により受信され、その信号は信号セレ
クタ22から底面反射波アンプ30を通り、オートゲインコ
ントロール31で十分に増幅されてから、波形整形回路32
を経て、信号d(第2図(d))としてフリップフロッ
プ回路29に入る。フリップフロップ回路29からの信号e
の波形は第2図(e)の通りである。また、時計パルス
発生器33からは一定周期の時計パルスf(第2図
(f))が発生され、フリップフロップ回路29の出力信
号eと時計パルス発生器33からの出力信号fとがパルス
・ゲート回路34に入力される。パルス・ゲート回路34で
は入力信号の共通部分が出力され、第2図(g)から理
解されるように、境界面反射波の受信時間と底面反射波
の受信時間との差、即ち被測定物12における超音波パル
スの伝播時間の2倍に相当する値を表す信号gが出力さ
れる。更に、この信号gは計数回路35に送られデジタル
化され、マイコン36において、被測定物12での超音波の
伝播速度等のデータと共に演算処理され、こうして、測
定値表示部37に被測定物12の真の板厚の測定値が表示さ
れる。
尚、第1図の超音波探触子10の概略断面図から理解さ
れるように、表面反射波は受信部材5で反射して再度、
塗膜14の表面で反射し、この第2表面反射波を受信部材
5が受信することがある。今、遅延材7の厚さをh、遅
延材7での超音波の伝播速度をC1、塗膜14の厚さをtp、
被測定物12の板厚をt、被測定物12と塗膜14での超音波
の伝播速度をC2及びCpとするならば、超音波パルスが送
信されてから第2表面反射波を受信するまでの時間は4h
/C1であり、また、底面反射波の受信までの時間は2h/C1
+2tp/Cp+2t/C2であるが、h、t、tp、C1、C2、Cpの
大きさによっては、第3図に示すように、底面反射波の
受信パルスBよりも先に第2表面反射波の受信パルスS2
が現れることがある。このような場合には、上で説明し
た板厚測定器20では第2表面反射波を底面反射波と判断
してしまうため、誤った測定値が表示されることにな
る。これを防止するためには、底面反射波の受信の後に
第2表面反射波を受信する必要がある。即ち、第3図に
おいて、超音波の送信パルスTから底面反射波の受信パ
ルスBまでの時間よりも、送信パルスTから第2表面反
射波の受信パルスS2までの時間の方が大きくなればよい
ので、遅延材7の厚さhが、 h>C1(tp/Cp+t/C2) の関係を満たせばよいことになる。尚、第3図におい
て、S1は第1の表面反射波の受信パルス、▲S ▼及
び▲S ▼は塗膜14と被測定物12との境界面反射波の
第1波及び第2波である。
また、塗装が施されていない被測定物であっても、例
えば、第1図の板厚測定器20において、境界面反射波ア
ンプ26への入力経路を遮断すると共に、表面反射波アン
プ23と波形整形回路24の出力をフリップフロップ回路29
に直接接続する構成に変更すれば、その板厚を自動測定
することができる。
上記実施例の超音波探触子10では、ケース3の開口面
と遅延材7の端面とが一致しているが、設計上或はデザ
イン上の関係から、第5図に示すように、超音波探触子
10′のケース3の端部から遅延材7が突出するような形
態としても良い。また、第6図に示すように、従来形の
超音波探触子1′の遅延材7の端面に同種の遅延材7′
を隙間なく接着して一体化して構成された超音波探触子
10″も、前記2つの超音波探触子10、10′と同様な作用
効果を有する。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、表面反射波を検出可
能なレベルで受信することができ、また、塗装が施され
ている被測定物にあっては、塗膜と被測定物との境界面
の反射波をも高いレベルで受信することができるので、
受信信号の増幅過程の誤差発生を抑制でき、各反射波の
受信時間に基づいて被測定物の真の板厚を測定すること
ができる。従って、送信部材から開口端部までの超音波
の伝播時間を予め求めておく必要がなく、また、被測定
物上の塗膜を剥がす等の作業も不要となり、板厚の測定
の簡易化を図ることができる、等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従った超音波探触子と、これに接続さ
れた板厚測定器とを示す概略説明図、第2図は第1図に
おける各出力信号の波形を示す波形説明図、第3図は超
音波パルスが送信されてから第1、第2表面反射波と底
面反射波とが受信されるまでの送受信パルスの説明図、
第4図は従来の超音波探触子を示す概略説明図、第5図
及び第6図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す概略説
明図である。図中、 1,10,10′,10″……超音波探触子 2,12……被測定物、3……ケース 4……送信部材、5……受信部材 6,11……音響仕切板、13……隙間 14……塗膜、20……板厚測定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 二郎 岐阜県各務原市蘇原瑞穂町3丁目50番地の 2 (72)発明者 小田 敏 東京都多摩市和田1261−12−408 (72)発明者 三浦 修一 東京都江戸川区東葛西1−48−4 (72)発明者 高橋 修 千葉県浦安市富士見4−15−23 (56)参考文献 特開 昭61−228307(JP,A) 実開 昭60−123660(JP,U) 実開 昭53−93155(JP,U) 特公 昭46−33312(JP,B1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波パルスを発するための送信部材と、 該送信部材から発せられた超音波パルスの被測定物によ
    る反射波を受信するように前記送信部材に並設された受
    信部材と、 前記送信部材から前記受信部材に超音波パルスが直接伝
    播しないように前記送信部材および前記受信部材の間に
    設けられた音響仕切板と、 前記送信部材の送信面および前記受信部材の受信面に隣
    接して配置され測定時に前記送信部材および前記受信部
    材と被測定物との間に介在される遅延材と、 前記送信部材、前記受信部材、前記音響仕切板および前
    記遅延材を保持するケースと、 を備え、前記音響仕切板は前記送信部材と受信部材を隔
    絶支持するに必要なだけの長さをもって該ケースの頂部
    内側から下方に僅かに突出しており、これにより前記送
    信部材から発せられた超音波パルスの被測定物の表面に
    よる反射波を前記受信部材が確実に受信できるように前
    記突出した音響仕切板を自由端が前記遅延材の端面から
    十分な間隔を置いて離れていて該自由端と端面との間に
    充分な大きさの隙間を形成して、被測定物の板厚を塗膜
    の上から測定できることを特徴とする板厚測定用超音波
    探触子。
JP61254686A 1986-10-28 1986-10-28 板厚測定用超音波探触子 Expired - Lifetime JPH0823487B2 (ja)

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