厚さ計測方法及び装置

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【発明の名称】	厚さ計測方法及び装置
【発明者】	【氏名】森田秀俊【氏名】穂積清介
【要約】	【課題】コーティングのある金属材料の正確な厚さを安定して測定し得るようにする。【解決手段】コーティング１を表面に施した鋼材２（金属材料）の厚さｘを超音波で測定する厚さ計測方法に関し、一対の振動子３，４を音響分割面５により区画して備えた分割型の超音波探触子６を使用し、該超音波探触子６の一方の振動子３により鋼材２のコーティング１上から超音波のパルスを発信し、前記一方の振動子３に対しコーティング１の表面から鋼材２の表面までの間で反射したエコーＳが所定のしきい値を超えて受信される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い、その計時を前記超音波探触子６の他方の振動子４に対し鋼材２の底面で反射したエコーＢが受信された時に停止し、最終的な計測開始から計測停止までの間の計測時間に基づき鋼材２の厚さｘを算出する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する厚さ計測方法であって、一対の振動子を音響分割面により区画して備えた分割型の超音波探触子を使用し、該超音波探触子の一方の振動子により金属材料のコーティング上から超音波のパルスを発信し、前記一方の振動子に対しコーティングの表面から金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて受信される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い、その計時を前記超音波探触子の他方の振動子に対し金属材料の底面で反射したエコーが受信された時に停止し、最終的な計測開始から計測停止までの間の計測時間に基づき金属材料の厚さを算出することを特徴とする厚さ計測方法。
【請求項２】コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する厚さ計測装置であって、一対の振動子を音響分割面により区画して備えた分割型の超音波探触子と、該超音波探触子の一方の振動子に超音波のパルスを発信させるための電気パルスを印加し且つその印加タイミングに応じたスタート信号を出力する送信パルス発生器と、コーティングの表面から金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記超音波探触子の一方の振動子に受信された時にリセット信号を出力する第一の超音波受信器と、金属材料の底面で反射したエコーが前記超音波探触子の他方の振動子に受信された時にストップ信号を出力する第二の超音波受信器と、前記スタート信号により計時を開始して前記リセット信号が入力される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い且つ前記ストップ信号により計時を停止する計測カウンタと、該計測カウンタによる最終的な計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づき金属材料の厚さを算出する演算器とを備えたことを特徴とする厚さ計測装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗膜などのコーティングを表面に施した金属材料の厚さ計測方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に示す如く、従来において、塗膜などのコーティング１を表面に施した鋼材２の厚さｘを超音波で測定する場合、一対の振動子３，４を音響分割面５により区画して備えた分割型の超音波探触子６を使用し、該超音波探触子６を接触媒質を介し鋼材２のコーティング１上に接触させて一方の振動子３から超音波のパルスを発信せしめ、その発信側の振動子３に鋼材２の表面（コーティング１と鋼材２の境界面）で反射したエコーＳ’が受信されてから鋼材２の底面で反射したエコーＢが他方の振動子４に受信されるまでの間の時間を計側し、その計測時間に基づいて鋼材２の厚さｘを算出するようにしている。
【０００３】即ち、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’は、比較的浅い位置で反射することになるので、発信側の振動子３に向けて戻ってくるようになっているが、鋼材２の底面で反射したエコーＢは、比較的深い位置で反射することになるので、音響分割面５により分割された他方の振動子４に向けて戻ってくるようになっている。
【０００４】ただし、前述した発信側の振動子３に受信されるエコーは、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’だけでなく、コーティング１の表面で反射したエコーＳなど（これ以外にもコーティング１内の積層部分で反射したものや二次反射エコーなどがある）も受信されるので、適切なしきい値を設定して該しきい値を超えたエコーだけを鋼材２の表面で反射したエコーＳ’であるとして識別するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コーティング１の表面状態が悪いためにコーティング１の表面で反射したエコーＳが大きくなってしまったような場合や、コーティング１が厚いために鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が減衰して小さくなってしまったような場合に、コーティング１の表面で反射したエコーＳが先行してしきい値を超えてしまい、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が受信されるよりも早く時間の計測が開始されるという誤作動が起こり、鋼材２の正確な厚さｘを安定して測定することができないことがあった。
【０００６】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、コーティングのある金属材料の正確な厚さを安定して測定し得るようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載の発明は、コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する厚さ計測方法であって、一対の振動子を音響分割面により区画して備えた分割型の超音波探触子を使用し、該超音波探触子の一方の振動子により金属材料のコーティング上から超音波のパルスを発信し、前記一方の振動子に対しコーティングの表面から金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて受信される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い、その計時を前記超音波探触子の他方の振動子に対し金属材料の底面で反射したエコーが受信された時に停止し、最終的な計測開始から計測停止までの間の計測時間に基づき金属材料の厚さを算出することを特徴とするものである。
【０００８】而して、このような方法によれば、金属材料の表面で反射したエコーが、コーティングの表面で反射したエコーよりも小さくなってしまったような場合に、コーティングの表面で反射したエコーが超音波探触子の一方の振動子に先行して受信されたとしても、金属材料の表面で反射したエコーが前記一方の振動子に最後に受信された際には、計時がリセットされて初めからカウントし直されているので、最終的な計測開始から計測停止までの間の計測時間に基づき金属材料の厚さを算出するようにすれば、金属材料の表面で反射したエコーが前記一方の振動子に受信されてから金属材料の底面で反射したエコーが他方の振動子に受信されるまでの間の時間が確実に計側されることになり、これにより常に正常な作動状態が維持されて金属材料の正確な厚さを安定して測定することが可能となる。
【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明は、コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する厚さ計測装置であって、一対の振動子を音響分割面により区画して備えた分割型の超音波探触子と、該超音波探触子の一方の振動子に超音波のパルスを発信させるための電気パルスを印加し且つその印加タイミングに応じたスタート信号を出力する送信パルス発生器と、コーティングの表面から金属材料の表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記超音波探触子の一方の振動子に受信された時にリセット信号を出力する第一の超音波受信器と、金属材料の底面で反射したエコーが前記超音波探触子の他方の振動子に受信された時にストップ信号を出力する第二の超音波受信器と、前記スタート信号により計時を開始して前記リセット信号が入力される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い且つ前記ストップ信号により計時を停止する計測カウンタと、該計測カウンタによる最終的な計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づき金属材料の厚さを算出する演算器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】而して、このような装置によれば、コーティングを表面に施した金属材料の厚さを超音波で測定する際に、送信パルス発生器により超音波探触子の一方の振動子に電気パルスを印加して超音波のパルスを発信せしめると、前記送信パルス発生器から電気パルスの印加タイミングに応じたスタート信号が出力されて計測カウンタにて計時が開始される。
【００１１】そして、コーティングの表面から金属材料の表面までの間で反射したエコーが超音波探触子の一方の振動子に戻り、それらのエコーが所定のしきい値を超えて前記一方の振動子に受信される毎に第一の超音波受信器からリセット信号が計測カウンタに向けて出力される。
【００１２】ここで、計測カウンタにおいては、リセット信号が入力される毎に計測開始のリセットが繰り返されながら計時が行われるが、金属材料の底面で反射したエコーが超音波探触子の他方の振動子に受信されると、第二の超音波受信器からストップ信号が出力されて計測カウンタの計時が停止されるので、該計測カウンタによる最終的な計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づいて演算器にて金属材料の厚さが算出される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１４】図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１５】図１に示す如く、本形態例においては、分割型の超音波探触子６の一方の振動子３に、該一方の振動子３に対し超音波のパルスを発信させるための電気パルスを印加する送信パルス発生器７が接続されており、該送信パルス発生器７は、電気パルスの印加タイミングに応じてスタート信号８を出力するようになっている。
【００１６】また、前記超音波探触子６の一方の振動子３には、コーティング１の表面から鋼材２の表面までの間で反射したエコーが所定のしきい値を超えて前記一方の振動子３に受信された時にリセット信号９を出力する第一の超音波受信器１０が接続されており、他方、前記超音波探触子６の他方の振動子４には、鋼材２の底面で反射したエコーＢが受信された時にストップ信号１１を出力する第二の超音波受信器１２が接続されている。
【００１７】そして、前述したスタート信号８、リセット信号９、ストップ信号１１の夫々は、計測カウンタ１３に入力されるようになっており、該計測カウンタ１３は、前記スタート信号８により計時を開始して前記リセット信号９が入力される毎に計測開始のリセットを繰り返しながら計時を行い且つ前記ストップ信号１１により計時を停止するようになっている。
【００１８】更に、前記計測カウンタ１３には、該計測カウンタ１３による最終的な計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づき鋼材２の厚さｘを算出する演算器１４が接続されており、該演算器１４には、算出された鋼材２の厚さｘを数字などで表示する表示器１５が接続されている。
【００１９】而して、コーティング１を表面に施した鋼材２の厚さｘを超音波で測定する際に、送信パルス発生器７により超音波探触子６の一方の振動子３に電気パルスを印加して超音波のパルスを発信せしめると、前記送信パルス発生器７から電気パルスの印加タイミングに応じたスタート信号８が出力されて計測カウンタ１３にて計時が開始される。
【００２０】そして、例えばコーティング１の表面で反射したエコーＳが超音波探触子６の一方の振動子３に戻り、そのエコーが所定のしきい値を超えて前記一方の振動子３に受信されると、第一の超音波受信器１０からリセット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力され、これに続いて、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が超音波探触子６の一方の振動子３に戻り、そのエコーＳ’が所定のしきい値を超えて前記一方の振動子３に受信されると、第一の超音波受信器１０から再びリセット信号９が計測カウンタ１３に向けて出力される。
【００２１】ここで、計測カウンタ１３においては、リセット信号９が入力される毎に計測開始のリセットが繰り返されながら計時が行われるが、鋼材２の底面で反射したエコーＢが超音波探触子６の他方の振動子４に受信されると、第二の超音波受信器１２からストップ信号１１が出力されて計測カウンタ１３の計時が停止されるので、該計測カウンタ１３による最終的な計測開始から計測停止までの間に計測された時間に基づいて演算器１４にて鋼材２の厚さｘが算出され、その算出された鋼材２の厚さｘが表示器１５に数字などとして表示される。
【００２２】図２は以上に述べた各種の信号波形を時間軸を合わせてタイムチャート形式で示したものであり、図中の上から一番目のものは、超音波探触子６の発信側を成す一方の振動子３における信号波形を示し、上から二番目のものは、超音波探触子６の受信側を成す他方の振動子４における信号波形を示し、上から三番目のものは、第一の超音波受信器１０から出力されるリセット信号９の波形を示し、上から四番目のものは、第二の超音波受信器１２から出力されるストップ信号１１の波形を示している。
【００２３】この図２から明らかなように、一方の振動子３にて超音波のパルスＴが発信されてから、コーティング１の表面で反射したエコーＳと、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’とが順次受信されるが、これらのエコーＳ，Ｓ’が受信される毎に第一の超音波受信器１０にてリセット信号９が出力され、他方の振動子４にて鋼材２の底面で反射したエコーＢが受信された時に第二の超音波受信器１２にてストップ信号１１が出力されるようになっており、その結果として、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が受信されてからストップ信号１１が出力されるまでの間の時間ｔが計測されるのである。
【００２４】従って、以上に述べた如き形態例によれば、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が、コーティング１の表面で反射したエコーＳよりも小さくなってしまったような場合に、コーティング１の表面で反射したエコーＳが超音波探触子６の一方の振動子３に先行して受信されたとしても、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が前記一方の振動子３に最後に受信された際には、計時がリセットされて初めからカウントし直されているので、前述した如く、最終的な計測開始から計測停止までの間の計測時間に基づき鋼材２の厚さｘを算出するようにすれば、鋼材２の表面で反射したエコーＳ’が前記一方の振動子３に受信されてから鋼材２の底面で反射したエコーＢが他方の振動子４に受信されるまでの間の時間が確実に計側されることになり、これにより常に正常な作動状態が維持されて鋼材２の正確な厚さｘを安定して測定することが可能となる。
【００２５】尚、本発明の厚さ計測方法及び装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例で説明した中ではコーティングの表面で反射したエコーについてだけ説明しているが、コーティングの表面から鋼材の表面までの間で反射して所定のしきい値を超えたエコーについては何れも同様に扱うことができ、これらの一方の振動子への受信時にリセット信号が第一の超音波受信器から出力されて計測開始のリセットが繰り返されることは勿論であり、また、鋼材以外の金属材料にコーティングを施したものを対象としても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】上記した本発明の厚さ計測方法及び装置によれば、金属材料の表面で反射したエコーが一方の振動子に受信された時点を計測開始として、その計測開始から金属材料の底面で反射したエコーが他方の振動子に受信されるまでの間の時間を確実に計側することができるので、常に正常な作動状態を維持することができ、コーティングのある金属材料の正確な厚さを安定して測定することができるという優れた効果を奏し得る。

【出願人】	【識別番号】０００１９８３１８【氏名又は名称】石川島検査計測株式会社
【出願日】	平成１１年１２月１６日（１９９９．１２．１６）
【代理人】	【識別番号】１０００６２２３６【弁理士】【氏名又は名称】山田恒光（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１７４２４４（Ｐ２００１－１７４２４４Ａ）
【公開日】	平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【出願番号】	特願平１１－３５７５４２