JPS581361B2 - 超音波寸法測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波寸法測定装置の測定精度の向上に関する
。

近時、各種管の全長にわたる内外径および肉厚の自動測
定は、超音波寸法測定装置を用いることによって便利に
行われるようになってきた。

超音波寸法測定装置は、たとえば次のように構成されて
いる。

すなわち、第１図および第２図に示すように、水の入っ
た槽２０の前後壁２１ａ，２１ｂには被測定管（以下、
単に「管１」という）の送り込み、送り出し用の入口２
２ａと出口２２ｂとが設けられ、これら出入口２２ａ，
２２ｂは管１の移動を妨げないようにして水の漏出を略
々防止し得る適宜の封止機構２３ａ，２３ｂによって閉
封されている。

管１は槽２０の前後に設けられたスパイラル送りローラ
２４・・・・・・によって軸心廻りに回転しつつ軸止方
向に送られるようになっている。

槽２０は管１の移動路両側に測定用超音波探触子（以下
測定用探触子と呼ぶ）２７ａ，２７ｂ等からなる測定用
部材２９、その上方両側にスラグ２８ａと水温補償用超
音波探触子（以下補償用探触子と呼ぶ）２８ｂ等からな
る補償用部材３０とを備えている。

そして、測定用探触子２７ａ，２７ｂの発する超音波が
管１の表面に垂直に入射すると、表面エコー８１，Ｓ２
と底面エコーＢｌｌ，Ｂ１２，Ｂ１３・・・およびＢ２
１９Ｂ２２，Ｂ２３・・・が生じる。

表面エコーＳ１，Ｓ２は入射波が管１の表面で反射され
て生じるものであり、底面エコーＢｌｌ，Ｂ１２，Ｂｔ
ａ・・・およびＢ２１，Ｂ２２，Ｂ２３・・Ｓは、管１
の肉内に入った入射波が管１の内周面で反射されて生じ
るものである。

測定用探触子２７ａの側の発振パルス０１と表面エコー
８１との間の時間間隔によって探触子２７ａと管１との
間の距離Ｗ１が求まり、第１の底面エコーＢｌｌと第２
の底面エコーＢ１２との間の時間間隔によって管１のこ
の側の肉厚Ｔ１が求まる。

測定用探触子２７ｂの側からも、同様にして、探触子２
７ｂと管１との間の距離Ｗ２と管１のこの側の肉厚Ｔ２
が求まる。

探触子間隔に相当する定数をＣとすると、管１の外径Ｏ
Ｄ１肉厚ＷＴ，内径ＩＤはそれぞれ、として求められる
。

なお水槽内の水温が変化しても定数Ｃが一定になるよう
に、水温補償用探触子２８ｂによって自動的に補正する
ようにしていることは勿論である。

しかし原子燃料被覆管のように極めて厳しい寸法精度が
要求されるような管の寸法測定を行うには従来の如き水
温補償だけでは不十分であった。

すなわち第１図に示す如く水温補償用探触子２８ｂ近辺
（＊印箇所）の水温と測定用探触子２７ａ，２７ｂ近辺
（＊＊印箇所）の水温には無視しえない差が有り、特に
熱間圧延された管が通過する場合はこの水温差が顕著に
なり、又前記測定用探触子２７ａ，２７ｂ及び補償用探
触子２８ｂ自体の温度も互に相違せざるを得なくなる結
果測定用探触子２７ａ．２７ｂ及び補償用探触子２８ｂ
から発信される超音波の水中音速には必然的に差が生じ
る。

然しなから従来の超音波測定装置は、測定用探触子２７
ａ，２７ｂの近辺（＊＊印箇所）の水温と補償用探触子
２８ｂの近辺（＊印箇所）の水温とが等しいことを前提
として補償し、演算するものであったため、これによる
測定では、無視し得ない寸法誤差が生ぜざるを得なかっ
た。

又補償用探触子２８ｂにより、水温の変化による寸法誤
差を補償してあるとはいえ、水温が時々刻々変化するこ
とは測定誤差の要因となる故好ましい現象ではなかった
。

また水槽２０内の水全体をかきませて水温を均一化する
ことは効率が悪い上に、超音波寸法測定の障害となるバ
ブルが発生した。

本発明は上記の如き従来装置の欠点を解消することを目
的とするものである。

すなわち本発明は、補償用探触子近辺から測定用探触子
近辺へ、又はその逆方向に、水を短時間で効率よく移動
させることにより、該両探触子周囲の水温を均一化し、
更にはまた水温自体を一定に制御することにより、寸法
測定精度を向上させるものである。

以下に本発明を、その実施例を示す図面に基いて説明す
る。

第３図及び第４図において、水槽５内略々中夫に設置さ
れた直方体状等の任意形状の囲繞部材６の前後壁６１，
６２には、管１の貫通移動用開口部６ａ，６ｂが穿設さ
れている。

他方左右側壁６３，６４には、管１と同じ高さの位置に
、測定用探触子２７ａ，２７ｂ等からなる測定用部材２
９が、又その上方位置に、補償用探触子２８ｂ及び反射
体２８８等からなる補償用部材３０が取付けられており
、両部材２９，３０の送信受信部２７１，２７２，２８
１及び反射部２８２は管１に接触しない範囲内で囲繞部
材６の内部に臨出させている。

囲繞部材６の下部には水送出し用透孔５ｃ，５ｄが穿設
されている。

９は囲繞部材６固定用基台である。

囲繞部材６の天井壁６５にはパイプ６の先端が開口し、
該パイプ７の後端は、水槽５底部に設置されたボンプ８
に接続されている。

また囲繞部材６の天井壁６５には抵抗温度計等の温度セ
ンサー１０が、その検知部１０ａを囲繞部材６の内部に
位置させて取付けられている。

水槽５の周囲には補助水槽１１が周設され、封止機構２
３ａ，２３ｂから、管１表面に付着する等して洩れ出た
水を、吹き落とすためのスプレノズル１２が、補助水槽
１１内の管送導路周囲に装設されている。

１４は大型タンクであり、前記補助水槽１１にパイプ１
３によって連通している。

また大型タンク１４と前記水槽５はパイプ１５によって
連通され、該パイプ１５には大型クンク１４内の水を水
槽５内に送り込むための高圧ポンブ１６により給送され
る水の中に含まれている塵埃等を除去するためのフィル
タ１７、該給送水を冷却するための冷却器１８、該供給
水を加熱するための加熱器１９、バルブ２０，２０等が
夫々装設されている。

なおパイプ１５の出口１５ａは水槽５内部高方位置に配
置されており、これらのパイプ１３、タンク１４、パイ
プ１５、ポンプ１６、フィルタ１７、冷却器１８、加熱
器１９、バルブ２０等は循還装置２４を構成する。

２１は目標とする温度を設定し電気信号ａとして出力す
る温度設定器である。

２３は前記温度センサー１０からの出力信号ｂを表示す
る水温表示メータであり、２２は前記２種類の信号ａｑ
ｂを入力し、双方の信号の値の差が零となるように前記
加熱器２３の加熱状態を制御する温度制御回路である。

上記の如き構成にかかる本発明超音波寸法測定装置は以
下に示す如く作用する。

ボンブ８によって吸い込まれた水槽５内の水はパイプ７
を通じて天井壁６５から囲繞部材６の内部へ流れ込み分
散することなく、下方へ移動する。

すなわち補償用探触子２８ｂの送受信部２８１及び反射
体２８ａの反射部２８２の周辺を通過し、速やかに測定
用探触子２７ａ．２７ｂの送受信部２７１，２７２周辺
に達し、囲繞部材６の下方透孔６ｃ，６ｄから外部へ流
出する。

従って補償用探触子２８ｂから送信され、反射体２８ａ
で反射する超音波が通過する箇所の水温と測定用探触子
２７ａ，２７ｂから送信され、管１で反射する超音波の
通過する箇所の水温とを均一化出来る。

またポンプ８は水槽５の底部に設置されているためバブ
ルを含まない水が囲繞部材６の中へ送り込まれるので、
超音波寸法測定上大きな障害となるバブルを極力排除す
ることができる。

他方封止機構２３ａ，２３ｂから洩れ出た水は補助水槽
１１、パイプ１３を通じてタンク１４に貯水される。

タンク１４内の水は、高圧ポンプ１６によってパイプ１
５から水槽５内に送り込まれるが、その過程において、
フィルタ１７によって塵埃が除云され、冷却器１８によ
って冷却された後、加熱器１９によって加熱されるが、
加熱器１９は囲繞部材６内の水温が温度設定器２１によ
って設定された温度に一致するように温度制御回路２２
によって制御されているので囲繞部材６内部の水温は設
定温度に維持される。

なお図示の実施例においては冷却器１８はその冷却状態
を自動制御されていないが、前記温度制御回路２２によ
って、加熱器１９と同様の制御をなしうることは勿論で
ある。

要するに温度制御は冷却器及び／又は加熱器に対して行
うことができる。

またパイプ１５の出口は水槽５内の浅い位置（高位置）
に上向きに開口させてあるので、循還装置２４を水が循
還する間に必然的に発生するバブルは、水槽５底部に位
置させたポンプ８、パイプ７の中に入り込むことがない
。

なお以上の構成において補償用部材としての反射体の代
りに受信用探触子を設けても勿論よいことはいうまでも
ない。

以上各図面において各矢符はいすれも水の流れを示すも
のである。

上記の如き構成にかかる本発明の超音波寸法測定装置を
用いた場合外径１２．５φｍｍの管の寸法指示値のバラ
ツキを０．ＯＯ１ｍｍ以下に押えることができ、従来の
超音波寸法測定装置において０．０１ｍｍ程度のバラツ
キがあったことと比べると、測定精度を約１０倍に向上
させることが出来た。

以上の如く本発明にかかる超音波寸法測定装置は囲繞部
材の作用により、その中に送り込まれた水を分散させる
ことなく、効率的に補償用超音波探触子、反射体周辺か
ら測定用超音波探触子周辺まで速やかに移動させ、水温
を均一化するので、補償機能を精密に発揮し得、しかも
超音波寸法測定において致命的となるバブルの発生を防
ぐことが出来る利点がある。

また囲繞部材の中へ水を送り込むためのポンプを水槽の
底部に設置する場合は、囲繞部材内へのバブルの侵入を
防ぎ得る。

さらに温度センサー、循還装置等で水温を一定に維持す
る場合は寸法測定精度を更に向上させることが出来る。

また、循還装置により水を水槽内に送り込むパイプの出
口を水槽内の高位置に設置する場合は、バブルが囲繞部
材内の測定部材近傍へ送り込まれるのを防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は管寸法測定中の従来の超音波寸法測定装置とこ
れから得られるパルス波形とを示す正面断面図、第２図
は同上装置の側断面図、第３図は管寸法測定中の本発明
にかかる超音波寸法測定装置の側断面図、第４図は同上
装置の一部正面断面図である。 １・・・・・・被測定管、５・・・・・・水槽、６・・
・・・・囲繞部材、７・・・・・・パイプ、８・・・・
・・ポンプ、１０・・・・・・温度セン；サー、１１・
・・・・・補助水槽、１３・・・・・・パイプ、１４・
・・；・・タンク、１５・・・・・・パイプ、１６・・
・・・・高圧ポンプ、１７・・・・・・フィルタ、１８
・・・・・・冷却器、１９・・・・・・加熱器、２１・
・・・・・温度設定器、２２・・・・・・温度制御回路
、２４・・・・・・循還装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水槽内で、管の肉厚等の寸法を超音波によって測定
   する装置において、水槽内の適宜位置に固定された測定
   用探触子等の測定用部材及び補償用探触子等の補償用部
   材と、該測定用部材及び補償用部材のうち、少なくとも
   超音波の発信受信部を囲繞する囲繞部材と、該囲繞部材
   内の水を移動させるためのポンプとからなることを特徴
   とする超音波寸法測定装置。 ２ 水槽内で、管の肉厚等の寸法を超音波によって測定
   する装置において、水槽内の適宜位置に固定された測定
   用探触子等の測定用部材及び補償用探触子等の補償用部
   材と、該測定用部材及び補償用部材のうち、少なくとも
   超音波の発信受信部を囲繞する囲繞部材と、該囲繞部材
   内の水を入れ換えるためのポンプと、該囲繞部材内の水
   温を検知する温度センサーと、目標とする温度を設定し
   電気信号として出力する温度設定器と、該温度設定器か
   らの出力信号と前記温度センサーからの信号に基いて双
   方を一致させるような信号を出力する温度制御回路と該
   温度制御回路からの出力信号に基いて水槽内の水を加熱
   又は冷却する加熱器又は冷却器とからなることを特徴と
   する超音波寸法測定装置。 ３ 前記ポンプは、水槽の底壁附近に設置され、底壁附
   近の水をパイプによって囲繞部材の内部へ給送するもの
   であり、前記水槽には内部の水を一旦外部へ導いた後再
   び水槽内の中程あるいは高位置に給送するためのポンプ
   、パイプ等からなる循還装置を備え、前記加熱又は冷却
   器によって水槽外でその循還する水を加熱又は冷却する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の超音波寸法測定装置。