(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる材質で形成された第１部材と第２部材とを接触させた接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填された液体の膜厚を超音波を用いて計測する際のエコー特性を補正するエコー特性補正方法であって、
前記第１部材は、表面と裏面を有しており、
前記第２部材の形状は、前記第１部材の裏面と対向する面が、前記第１部材に向かって少なくとも１つの曲率を有する凸形状を有しており、
前記第１部材と前記第２部材は、前記第１部材を上側として前記第１部材の裏面に前記第２部材の表面が接触するように上下に配置され、前記第１部材と前記第２部材との接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部には液体が充填されており、
超音波伝導媒体を介して前記第１部材の表面の側に配置されて前記第１部材の表面から裏面に向かう超音波を発信するとともに発信した超音波の反射波を検出する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御する制御手段と、を用いて、
前記超音波プローブから超音波を発信し、発信された前記超音波が前記第１部材の裏面にて反射した第１部材裏面反射波と、発信された前記超音波が前記第２部材の表面にて反射した第２部材表面反射波と、が合成された合成反射波のエコー強度を、少なくとも前記接触面の中心である接触中心から所定距離までの間で検出する、合成反射波検出ステップと、
予め求めた基準エコー強度であって前記第２部材と前記液体を排除して前記第１部材のみの状態にて前記第１部材の表面から裏面に向かう超音波を発信して前記第１部材の裏面にて反射した前記第１部材裏面反射波のエコー強度に基づいた前記基準エコー強度にて、前記合成反射波検出ステップにて検出したエコー強度を除算したエコー比を求める、エコー比算出ステップと、
前記接触中心からの距離と、前記エコー比算出ステップにて求めた前記接触中心からの各距離のエコー比と、の関係を示す距離・エコー比特性であって前記接触中心からの距離が前記接触面の境界近傍までの間では徐々にエコー比が減少する傾向を有し、かつ前記接触中心からの距離が前記境界近傍を越えた場合は徐々にエコー比が増加する傾向を有する前記距離・エコー比特性を、前記接触面の大きさと、前記超音波プローブから発信される超音波の音圧強度分布特性と、に基づいて、前記接触中心から前記境界近傍までの前記エコー比を補正し、前記接触中心から離れるに従って徐々にエコー比が増加する傾向を有する距離・補正エコー比特性を作成する、距離・補正エコー比特性作成ステップと、を有する、
エコー特性補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエコー特性補正方法であって、
前記超音波プローブから発信される超音波は、焦点位置を調整可能であって、前記第１部材の裏面に焦点が調整されており、
前記距離・補正エコー比特性作成ステップにおいて、
前記接触中心から前記境界近傍までの前記エコー比を、
前記第１部材と前記第２部材との前記接触面である略円を上面として前記第２部材の下面までに位置する仮想的な略円柱である仮想接触円柱と、
予め求めた、前記超音波の前記焦点から下方に広がる音圧強度分布に基づいた仮想的な立体であって前記超音波の発信方向に沿って切断した断面の輪郭の形状が正規分布曲線状となる仮想音圧強度分布立体と、に基づいた補正量にて補正する、
エコー特性補正方法。
【請求項３】
請求項２に記載のエコー特性補正方法であって、
前記距離・補正エコー比特性作成ステップにおいて、
前記接触中心から前記境界近傍までの前記接触中心から各距離の前記エコー比を、
「前記各距離におけるエコー比」−「前記接触面における前記超音波の反射率」＊「前記各距離における前記仮想接触円柱と前記仮想音圧強度分布立体とが重なる部分の体積／前記仮想音圧強度分布立体の体積」にて求める、
エコー特性補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる材質で形成された第１部材と第２部材との接触面の周囲に形成された空間の一部に充填された液体の膜厚を、超音波を用いて計測する際に用いるエコー特性を補正する、エコー特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガラスの略平板の第１部材に、ガラスの略球体の第２部材を接触させて、第１部材と第２部材の接点を含む接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に潤滑油を充填した場合、その油膜の膜厚は、光干渉縞を利用した光干渉計測方法にて計測することができる。しかし、この光干渉計測方法では、第１部材と第２部材の少なくとも一方が透明でなければならないので、例えば非透明な金属の軌道輪（第１部材に相当）と、非透明な鋼球（第２部材に相当）と、にて構成された転がり軸受装置等には適用できない。
【０００３】
非透明な第１部材に、非透明な第２部材の曲面を接触させて、その接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填した液体の膜厚を計測する方法としては、超音波を利用した超音波計測方法を利用することができる。超音波計測方法は、発信した超音波の反射波の強度（エコー強度）を検出することで、エコー強度に応じた膜厚を計測することができる。
【０００４】
例えば特許文献１には、非透明なシリンダ（第１部材に相当）と、非透明なピストンリング（第２部材に相当）と、の間に形成された油膜の膜厚を、超音波探触子を用いて計測する際に使用される較正曲線データを精度よく簡単に得ることができる、膜厚測定のための膜厚較正曲線の取得方法が開示されている。特許文献１では、異なる膜厚についてそれぞれ、膜形成部からの反射波であるエコー高さ信号を超音波探触子により受信し、エコー高さ信号を標準化したエコー高さ比を演算し、予め設定された第１膜厚値と第２膜厚値の間におけるエコー高さ比の変化割合を演算し、この変化割合と膜厚値の関係を較正曲線として取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１２４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の発明では、シリンダ（第１部材）とピストンリング（第２部材）を想定しているので、シリンダとピストンリングとが接触している場合を想定していない。つまり、特許文献１には、シリンダとピストンリングが非接触であって、シリンダとピストンリングとの間の膜厚と、標準化したエコー高さ（エコー高さ比）と、の関係を示している。このため、膜厚がゼロから大きくなるに従って、標準化したエコー高さも徐々に増加している。従って、標準化したエコー高さ（エコー高さ比）を計測すれば、膜厚を１つに特定することができる。
【０００７】
しかし、互いに異なる材質の第１部材と第２部材が接している場合では、特許文献１に記載されているような、膜厚が増加するに従ってエコー高さ比も増加するような、膜厚とエコー高さ比との関係が得られない場合がある。互いに異なる材質の第１部材と第２部材が接している場合、図５の例に示すように、第１部材２１と第２部材２２との接触面の中心である接触中心Ｓからの距離とエコー比との関係を示す距離・エコー比特性（図５中における『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）は、接触中心Ｓからの距離をゼロから徐々に大きくしていった場合、エコー比は、接触面の境界近傍までは徐々に減少し、接触面の境界近傍を越えた場合は徐々に増加する、という特性を有する。膜厚を求めるためには、この『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）と、第１部材２１と第２部材２２の形状等から理論的に求めた、接触中心Ｓからの距離と間隔（第１部材と第２部材との隙間）との関係を示す『距離・間隔特性』（図５参照）と、を予め作成しておく。なお、エコー比（Ｈ）とは、予め、第２部材と液体を取り除いた第１部材のみで測定したエコー強度に基づいたエコー強度を基準エコー強度（ｈｏ）として取得しておき、計測対象物で計測したエコー強度（ｈ）を、基準エコー強度（ｈｏ）で除算した値である（Ｈ＝ｈ／ｈｏ）。そして、実際の計測対象物で計測したエコー強度からエコー比を求め、求めたエコー比と『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）から、計測したエコー比に対応する距離を求め、求めた距離と『距離・間隔特性』から、間隔（すなわち膜厚）を求める。しかし、図５の例に示す『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）では、例えば計測したエコー強度から求めたエコー比がＨ１ＡＢであった場合、当該エコー比Ｈ１ＡＢと『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）から求められる距離は１つに特定されず、距離Ｄ１Ａと距離Ｄ１Ｂの２つが特定されてしまう。そしてこの距離Ｄ１Ａと距離Ｄ１Ｂと、『距離・間隔特性』からは、間隔（膜厚）Ｌ１Ａと間隔（膜厚）Ｌ１Ｂの２つが特定されてしまい、膜厚を１つに特定することができない。そして、この問題は、特許文献１に記載された発明を用いて較正しても解決することができない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、互いに異なる材質で形成された第１部材と第２部材とを接触させた接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填された液体の膜厚を計測する際に利用する、第１部材と第２部材の接触面の中心である接触中心からの距離とエコー比との関係を示す距離・エコー比特性を、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って、エコー比も徐々に大きくなるような特性へと補正する、エコー特性補正方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係るエコー特性補正方法は次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、互いに異なる材質で形成された第１部材と第２部材とを接触させた接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填された液体の膜厚を超音波を用いて計測する際のエコー特性を補正するエコー特性補正方法である。そして、前記第１部材は、表面と裏面を有しており、前記第２部材の形状は、前記第１部材の裏面と対向する面が、前記第１部材に向かって少なくとも１つの曲率を有する凸形状を有しており、前記第１部材と前記第２部材は、前記第１部材を上側として前記第１部材の裏面に前記第２部材の表面が接触するように上下に配置され、前記第１部材と前記第２部材との接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部には液体が充填されており、超音波伝導媒体を介して前記第１部材の表面の側に配置されて前記第１部材の表面から裏面に向かう超音波を発信するとともに発信した超音波の反射波を検出する超音波プローブと、前記超音波プローブを制御する制御手段と、を用いる。そして、前記超音波プローブから超音波を発信し、発信された前記超音波が前記第１部材の裏面にて反射した第１部材裏面反射波と、発信された前記超音波が前記第２部材の表面にて反射した第２部材表面反射波と、が合成された合成反射波のエコー強度を、少なくとも前記接触面の中心である接触中心から所定距離までの間で検出する、合成反射波検出ステップと、予め求めた基準エコー強度であって前記第２部材と前記液体を排除して前記第１部材のみの状態にて前記第１部材の表面から裏面に向かう超音波を発信して前記第１部材の裏面にて反射した前記第１部材裏面反射波のエコー強度に基づいた前記基準エコー強度にて、前記合成反射波検出ステップにて検出したエコー強度を除算したエコー比を求める、エコー比算出ステップと、前記接触中心からの距離と、前記エコー比算出ステップにて求めた前記接触中心からの各距離のエコー比と、の関係を示す距離・エコー比特性であって前記接触中心からの距離が前記接触面の境界近傍までの間では徐々にエコー比が減少する傾向を有し、かつ前記接触中心からの距離が前記境界近傍を越えた場合は徐々にエコー比が増加する傾向を有する前記距離・エコー比特性を、前記接触面の大きさと、前記超音波プローブから発信される超音波の音圧強度分布特性と、に基づいて、前記接触中心から前記境界近傍までの前記エコー比を補正し、前記接触中心から離れるに従って徐々にエコー比が増加する傾向を有する距離・補正エコー比特性を作成する、距離・補正エコー比特性作成ステップと、を有する、エコー特性補正方法である。
【００１０】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るエコー特性補正方法であって、前記超音波プローブから発信される超音波は、焦点位置を調整可能であって、前記第１部材の裏面に焦点が調整されており、前記距離・補正エコー比特性作成ステップにおいて、前記接触中心から前記境界近傍までの前記エコー比を、前記第１部材と前記第２部材との前記接触面である略円を上面として前記第２部材の下面までに位置する仮想的な略円柱である仮想接触円柱と、予め求めた、前記超音波の前記焦点から下方に広がる音圧強度分布に基づいた仮想的な立体であって前記超音波の発信方向に沿って切断した断面の輪郭の形状が正規分布曲線状となる仮想音圧強度分布立体と、に基づいた補正量にて補正する、エコー特性補正方法である。
【００１１】
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係るエコー特性補正方法であって、前記距離・補正エコー比特性作成ステップにおいて、前記接触中心から前記境界近傍までの前記接触中心から各距離の前記エコー比を、「前記各距離におけるエコー比」−「前記接触面における前記超音波の反射率」＊「前記各距離における前記仮想接触円柱と前記仮想音圧強度分布立体とが重なる部分の体積／前記仮想音圧強度分布立体の体積」にて求める、エコー特性補正方法である。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って、接触面の境界近傍まではエコー比が徐々に減少し、接触面の境界近傍を越えた場合は徐々に増加する距離・エコー比特性を、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って徐々にエコー比が増加する傾向を有する距離・補正エコー比特性へと補正するために、第１部材と第２部材とが接触している接触面の大きさと、超音波プローブから発信される超音波の音圧強度分布特性と、に基づいて適切に補正することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、接触面の大きさに基づいた仮想接触円柱と、超音波の音圧強度分布に基づいた仮想音圧強度分布立体と、に基づいて補正することで、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って、接触面の境界近傍まではエコー比が徐々に減少し、接触面の境界近傍を越えた場合は徐々に増加する距離・エコー比特性を、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って徐々にエコー比が増加する傾向を有する距離・補正エコー比特性へと、適切に補正することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、上記の距離・エコー比特性を、上記の距離・補正エコー比特性へと、より具体的に、より適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】外輪と、内輪と、複数の転動体と、を有する転がり軸受装置の外観の例を説明する図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図２における外輪と転動体をモデル化した例を説明する図である。
【図４】超音波計測装置の全体構成の例を説明する図である。
【図５】接触中心からの距離とエコー比との関係を示す距離・エコー比特性（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）の例と、接触中心からの距離と、第１部材と第２部材との間隔との関係を示す距離・間隔特性の例と、接触中心からの距離とエコー比との関係を示す距離・エコー比特性（第１部材と第２部材が同一の材質の場合）の例とを説明する図である。
【図６】発信された超音波の焦点の下方に広がる音圧強度分布と、当該音圧強度分布の計測方法を説明する図である。
【図７】計測された音圧強度分布の概略形状を説明する図である。
【図８】仮想接触円柱と仮想音圧強度分布立体との重畳状態を説明する平面図と側面図である。
【図９】接触中心からの距離とエコー比との関係を示す距離・エコー比特性の例（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）と、接触中心からの距離と、仮想音圧強度分布立体の体積に対する仮想接触円柱と仮想音圧強度分布立体との重畳体積の体積比との関係を示す距離・重畳体積比特性の例と、距離・エコー比特性と距離・重畳体積比特性とに基づいて補正した距離・補正エコー比特性の例とを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている図において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸は鉛直上方に向かう方向を示している。
【００１７】
●［液体の膜厚の計測対象物の例（図１、図２）と計測対象物のモデル（図３）］
図１は、液体の膜厚の計測対象物の例である転がり軸受装置１００の外観を示しており、図２は、図１の転がり軸受装置１００のＩＩ−ＩＩ断面図を示している。転がり軸受装置１００は、外輪１２１と、内輪１２３と、複数の転動体１２２等にて構成されている。なお、図１及び図２の例では、隣り合う転動体１２２の間隔を保持する保持器の記載を省略している。
【００１８】
図１及び図２に示すように、外輪１２１は、内周面に凹状の外輪側軌道面１２１Ｋを有する円環状である。また内輪１２３は、外周面に凹状の内輪側軌道面１２３Ｋを有する円環状である。そして図２に示すように、外輪側軌道面１２１Ｋと転動体１２２との接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部には、潤滑油が充填された液体膜Ｍ（油膜）が形成されている。また、内輪側軌道面１２３Ｋと転動体１２２との接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部にも、潤滑油が充填された液体膜Ｍ（油膜）が形成されている。本実施の形態では、図２において、外輪１２１の表面１２１Ａの側から、外輪１２１の裏面１２１Ｂの側に向かって超音波を発信して、外輪１２１の裏面１２１Ｂと、転動体１２２の表面１２２Ａ（外輪に対向する面）との接点を含む接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填された液体膜Ｍの膜厚を計測する際のエコー特性の補正方法について説明する。
【００１９】
なお、転がり軸受装置１００における外輪の形状や転動体の形状に対して、計測に都合の良い形状としたモデルを図３に示し、以降、この図３のモデルの形状を用いて説明する。図３のモデルでは、外輪の代わりに、Ｚ軸方向の厚さ２１Ｔが一定の略平板の第１部材２１を用い、転動体の代わりに、第１部材２１に向かって少なくとも１つの曲率を有する凸形状を有する第２部材２２を用いている。図３に示す第２部材２２は、接触面の中心である接触中心Ｓを含む曲率であって外周部ＳＬと外周部ＳＲとの間の曲率と、外周部ＳＬよりも左側及び外周部ＳＲよりも右側の曲率と、の異なる曲率を有する部材である。そして第１部材２１と第２部材２２とが接触中心Ｓを含む接触面にて接触しており、接触中心Ｓを含む接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に、液体膜Ｍが形成されている。また、符号２１Ａは第１部材２１の上面（表面）を示し、符号２１Ｂは第１部材２１の下面（裏面）を示し、符号２２Ａは第２部材２２の上面（表面であって第１部材に対向する面）を示し、符号２２Ｂは第２部材２２の下面（裏面）を示している。また接触中心Ｓは、第１部材２１と第２部材２２が面で接触している接触面の中心位置となる点を示している。
【００２０】
●［超音波計測装置１の全体構成（図４）］
次に図４を用いて、超音波計測装置１の全体構成の例について説明する。超音波計測装置１は、超音波プローブ４０と、制御手段６０及び記憶手段と、支持部材８３、基台８１、８２、プローブホルダ７２、プローブアーム７１、媒体保持部材５１、シール部材５２、等を有している。なお、上下に重ねられた第１部材２１と第２部材２２の状態については、図３に示すとおりであるので説明を省略する。
【００２１】
超音波プローブ４０は、プローブホルダ７２を介してプローブアーム７１にて支持されている。そして超音波プローブ４０は、制御手段６０からの制御信号に基づいて第１部材２１の上面（表面）から下面（裏面）に向かう超音波を発信する。そして超音波プローブ４０は、発信した超音波に対する反射波を検出し、検出信号を制御手段に出力する。なお、超音波の発信と反射波の受信を行う超音波プローブ４０の先端部は、超音波伝導媒体Ｂに浸かるように配置されている。なお、超音波プローブ４０は複数の超音波探触子を有しており、当該複数の超音波探触子がそれぞれのタイミングで発信した超音波は、ビーム状となって焦点Ｐを形成する。そして制御手段６０は、複数の超音波探触子のそれぞれから発信する超音波のタイミングを適切に調整することで、焦点Ｐの位置を調整可能である。そして焦点Ｐの位置は、第１部材２１の下面となるように調整されている。
【００２２】
制御手段６０は、例えばパーソナルコンピュータであって記憶手段を収容しており、超音波プローブ４０に制御信号を出力し、超音波プローブ４０から検出信号を取り込む。また制御手段６０は、プローブアーム７１に制御信号を出力して超音波プローブ４０の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。そして記憶手段には、後述するように、基準エコー強度、距離・エコー比特性、距離・間隔特性、距離・重畳体積比特性、距離・補正エコー比特性、等が記憶されている。
【００２３】
支持部材８３は、上下に重ねられた第１部材２１と第２部材２２を把持し、所定の荷重で第１部材２１を第２部材２２に押し付けている。また、基台８１、８２は、支持部材８３を固定する台である。
【００２４】
プローブホルダ７２は、プローブアーム７１に取り付けられており、超音波プローブ４０を保持している。またプローブアーム７１は、制御手段６０からの制御信号に基づいて、プローブホルダ７２に保持された超音波プローブ４０をＸＹ平面内で移動させる。
【００２５】
媒体保持部材５１は、媒体保持部材５１の内面と第１部材２１の上面（及び支持部材８３の上面）とで形成された凹状の空間内に、超音波を伝達することが可能な媒体である超音波伝導媒体Ｂ（例えば水）を保持する。またシール部材５２は、媒体保持部材５１と支持部材８３との間を密封する。
【００２６】
●［超音波計測装置１を用いて、距離・エコー比特性を取得する手順（図５）］
次に、上記の超音波計測装置１を用いて、超音波プローブ４０を、第１部材２１と第２部材２２との接触面の接触中心Ｓの真上となる位置からＸ軸方向（図５中において右方向）に走査しながら超音波の発信し、発信した超音波に対する反射波のエコー強度を検出し、そのエコー強度に基づいた距離・エコー比特性の取得方法について説明する。なお、図５中において符号ＳＳは、第１部材２１と第２部材２２との接触面の境界となる位置を示す接触境界を示している。
【００２７】
制御手段６０は、超音波プローブ４０から超音波を発信し、発信された超音波が第１部材２１の裏面（下面）にて反射した第１部材裏面反射波と、発信された超音波が第２部材２２の表面（上面）にて反射した第２部材表面反射波と、が合成された合成反射波のエコー強度（反射波の最大振幅）を、少なくとも接触中心ＳからＸ軸方向に所定距離となる位置までの間で検出する。このステップは、合成反射波検出ステップに相当する。
【００２８】
次に制御手段６０は、予め求めた基準エコー強度であって（図５に示す第１部材２１と第２部材２２と液体膜Ｍを有する状態から）第２部材２２と液体（液体膜Ｍ）を排除して第１部材２１のみの状態にて第１部材２１の上面から下面に向かう超音波を発信して第１部材２１の下面にて反射した第１部材裏面反射波のエコー強度に基づいた基準エコー強度にて、合成反射波検出ステップにて検出した各距離に対応する各エコー強度を除算して、各距離に対応した各エコー比を求める。なお、基準エコー強度は、第１部材２１のみの場合において、例えば接触中心Ｓから前記所定距離となる位置までのエコー強度の平均値である。ここで、各距離に対応した各エコー比＝Ｈ、各距離にて計測した各エコー強度＝ｈ、基準エコー強度＝ｈｏとすると、以下の（式１）にて、各距離におけるエコー比Ｈを求める。このステップは、エコー比算出ステップに相当する。
Ｈ＝ｈ／ｈｏ    （式１）
【００２９】
●［第１部材２１と第２部材２２とが同一の材質の場合］
第１部材２１と第２部材２２とが同一の材質の場合は、接触中心Ｓからの距離と、上記の手順にて求めたエコー比Ｈと、の関係を示す距離・エコー比特性は、図５中の『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が同一の材質の場合）に示すとおりである。この特性では、接触中心Ｓからの距離がゼロから大きくなるに従って、エコー比が徐々に増加する傾向を有しているので、エコー比Ｈが特定されると、距離（接触中心Ｓからの距離）を１つに特定することができる。また、記憶手段には、予め、基準エコー強度と、第１部材２１と第２部材２２の形状（特に第２部材２２の各位置の曲率半径）とヘルツ接触理論と接触荷重等から理論的に求めた、接触中心Ｓからの距離と間隔（第１部材と第２部材との隙間）との関係を示す（図５に示す）『距離・間隔特性』が記憶されている。第１部材２１と第２部材２２とが同一の材質の場合、例えば求めたエコー比がＨ１Ａであった際は、制御手段６０は、エコー比Ｈ１Ａと、図５中の『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が同一の材質の場合）とに基づいて距離Ｄ１Ａを特定する。そして特定した距離Ｄ１Ａと、図５中の『距離・間隔特性』とに基づいて間隔Ｌ１Ａを特定する。この特定した間隔Ｌ１Ａが、エコー比Ｈ１Ａを検出した位置（接触中心Ｓからの距離）における液体膜Ｍの膜厚である。
【００３０】
●［第１部材２１と第２部材２２とが異なる材質の場合］
第１部材２１と第２部材２２とが異なる材質の場合は、接触中心Ｓからの距離と、上記の手順にて求めたエコー比Ｈと、の関係を示す距離・エコー比特性は、図５中の『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）に示すとおりである。この特性では、接触中心Ｓからの距離がゼロから接触境界ＳＳの近傍まではエコー比は徐々に減少し、接触中心Ｓからの距離が接触境界ＳＳの近傍を越えた場合はエコー比は徐々に増加している。第１部材２１と第２部材２２とが異なる材質の場合、例えば求めたエコー比がＨ１ＡＢであった際は、制御手段６０は、エコー比Ｈ１ＡＢと、図５中の『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）とに基づいて距離Ｄ１Ａと距離Ｄ１Ｂのそれぞれを特定する。そして特定した距離Ｄ１Ａと距離Ｄ１Ｂと、図５中の『距離・間隔特性』とに基づいて間隔Ｌ１Ａと間隔Ｌ１Ｂのそれぞれを特定する。この特定した間隔Ｌ１Ａ、及び間隔Ｌ１Ｂが、エコー比Ｈ１ＡＢを検出した位置（接触中心Ｓからの距離）における液体膜Ｍの膜厚であるが、間隔Ｌ１Ａと間隔Ｌ１Ｂのどちらが正しい膜厚であるかわからない。そこで、以下の手順に従って、『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）を補正する。
【００３１】
●［超音波の焦点Ｐから下方に広がる音圧強度分布（図６、図７）、及び接触面と音圧強度分布との関係（図８）］
図６は、超音波プローブ４０から発信された超音波の焦点Ｐが第１部材２１の下面２１Ｂに設定されている際の、焦点Ｐから下方に広がる音圧強度分布の計測方法の例を示している。第１部材２１の下側は、第２部材２２と同じ音響インピーダンスに調整された油等の超音波伝導媒体ＢＡが充填されている。そして当該超音波伝導媒体ＢＡ内にはハイドロフォン等の音圧強度検出手段ＨＰが配置されている。制御手段６０は、焦点Ｐの位置に対する種々の位置（超音波伝導媒体ＢＡ内の種々の位置）に音圧強度検出手段ＨＰを移動させて、各位置での音圧強度を検出し、音圧強度の分布状態を計測する。計測された音圧強度の分布状態を形状で示すと、図７の例に示す形状となる。この図７に示す音圧強度の分布状態の形状を、超音波の発信方向に沿って切断（Ｚ軸を含む面にて切断）した場合、断面の輪郭の形状は、正規分布曲線に類似している。理想的な焦点Ｐは「点」であるが、実際には焦点Ｐは「点」ではなく、所定の径を有する「面」である。
【００３２】
図８は、第１部材２１と第２部材２２との接触面と、超音波の焦点Ｐに基づいた音圧強度分布との平面視と側面視による仮想イメージ図を示している。ここで、符号ＶＳは、第１部材２１と第２部材２２との接触面である略円を上面として第２部材２２の下面までに位置する仮想的な略円柱である仮想接触円柱を示している。従って、仮想接触円柱ＶＳは、接触中心ＳをとおるＺ軸方向の直線ＺＶＳを軸とした略円柱状であり、上面は接触境界ＳＳを輪郭とする略円であり、直線ＺＶＳから側面までの距離は接触中心Ｓから接触境界ＳＳまでの距離と等しい。また符合ＶＢは、図７に示したように、超音波の焦点Ｐから下方に広がる音圧強度分布に基づいた仮想的な立体であって超音波の発信方向に沿って切断した場合の断面の輪郭が正規分布状となる仮想音圧強度分布立体を示している。
【００３３】
図８の例では、接触中心Ｓから焦点Ｐまでの距離である焦点位置距離ＤＳＰが、仮想接触円柱ＶＳの半径ＲＶＳと仮想音圧強度分布立体ＶＢの上面の略円の半径ＲＶＢとの和よりも小さい場合（焦点位置距離ＤＳＰ＜半径ＲＶＳ＋半径ＲＶＢ）を示しており、仮想接触円柱ＶＳと仮想音圧強度分布立体ＶＢとが、ハッチングを施した位置で重畳している様子を示している。そして、当該ハッチングを施した部分の立体を重畳部ＶＤとする。ここで、仮想音圧強度分布立体ＶＢの体積（Ｖｂ）に対する重畳部ＶＤの体積（Ｖｄ）を重畳体積比（Ｒｒ）とすると、以下の（式２）が成立する。そして、下記の（式２）を、横軸を接触中心Ｓからの距離、縦軸を重畳体積比、としたグラフに示すと、図８に示す『距離・体積比特性』となる。
重畳体積比（Ｒｒ）＝重畳部ＶＤの体積（Ｖｄ）／仮想音圧強度分布立体ＶＢの体積（Ｖｂ）    （式２）
【００３４】
発明者は、重畳部ＶＤが、図５中の『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）において、接触中心Ｓからの距離がゼロから接触境界ＳＳの近傍まではエコー比が徐々に減少する原因である、と考え、以下の（式３）に示す補正量（Ａｄｊ）を考案した。なお、下記の補正量（Ａｄｊ）において、Ｚ１は第１部材２１の音響インピーダンスであり、Ｚ２は第２部材２２の音響インピーダンスである。なお、（式３）における（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）を、接触面における超音波の反射率（Ｒｅｆ）とすると、（式３）は（式４）となる。
補正量（Ａｄｊ）＝［（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）］＊重畳体積比（Ｒｒ）    （式３）
補正量（Ａｄｊ）＝反射率（Ｒｅｆ）＊重畳体積比（Ｒｒ）    （式４）
【００３５】
●［距離・補正エコー比特性の作成（図９）］
そして、下記の（式５）に示すように、上記の（式１）のエコー比（Ｈ）から、上記の（式４）の補正量を減算することで、補正エコー比（ＨＨ）を作成し、作成した補正エコー比（ＨＨ）に基づいて、接触中心Ｓからの距離がゼロの位置から徐々に離れるに従って徐々に増加する傾向を有する、『距離・補正エコー比特性』（図９参照）を作成する。このステップは、距離・補正エコー比特性作成ステップに相当する。
補正エコー比（ＨＨ）
＝エコー比（Ｈ）−補正量（Ａｄｊ）
＝エコー比（Ｈ）−反射率（Ｒｅｆ）＊重畳体積比（Ｒｒ）
＝［計測したエコー強度（ｈ）／基準エコー強度（ｈｏ）］−［（Ｚ１−Ｚ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）］＊［重畳部ＶＤの体積（Ｖｄ）／仮想音圧強度分布立体ＶＢの体積（Ｖｂ）］    （式５）
【００３６】
つまり、図９において、『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）のグラフから、仮想接触円柱と仮想音圧強度分布立体の『距離・重畳体積比特性』のグラフを減算すると、『距離・補正エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）のグラフを得ることができる。得られた『距離・補正エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）は、接触中心Ｓからの距離がゼロから大きくなるに従って、徐々に（補正）エコー比が増加する傾向を有している。従って、例えば、計測対象物の任意の位置の補正エコー比がＨＨ１であった場合、補正エコー比ＨＨ１と、『距離・補正エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）（図９参照）に基づいて、接触中心Ｓからの距離は距離Ｄ１Ｂの１つに特定される。そして、特定された距離Ｄ１Ｂと、図５に示す『距離・間隔特性』に基づいて、間隔Ｌ１Ｂ（膜厚Ｌ１Ｂ）が特定される。すなわち、計測した任意の位置に対応する膜厚は、膜厚Ｌ１Ｂである、と１つに特定することができる。
【００３７】
以上に説明したように、互いに異なる材質で形成された第１部材と第２部材とを接触させた接触面の周囲に形成された空間の少なくとも一部に充填された液体の膜厚を計測する際に利用する、第１部材と第２部材の接触面の中心である接触中心からの距離とエコー比との関係を示す『距離・エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）を、接触中心からの距離がゼロから大きくなるに従って、エコー比も徐々に大きくなるような特性［『距離・補正エコー比特性』（第１部材と第２部材が異なる材質の場合）］へと補正する。これにより、補正エコー比から特定される距離を１つにすることが可能であり、特定した１つの距離から、１つの膜厚を特定することができる。
【００３８】
本発明のエコー特性補正方法の処理手順は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【００３９】
また本実施の形態の説明では、第１部材と第２部材の材質が異なる材質である場合について説明した。例えば、第１部材の材質がガラス、第２部材の材質が鋼鉄の場合を含むが、第１部材と第２部材が互いに異なる材質であればよく、第１部材の材質と第２部材の材質は、ガラスや鋼鉄に限定されるものではない。
【００４０】
また、本実施の形態にて説明した液体の膜厚は、潤滑油の膜厚に限定されず、水等の種々の液体の膜厚の計測に適用することが可能である。
【００４１】
また、本実施の形態にて説明したエコー特性補正方法は、例えば、転動体（球、ころ等）と、内輪及び外輪と、が異なる材質の軸受装置（例えば、転動体が鋼鉄で、内輪及び外輪がセラミック等）の実機の動的条件下（軸受として作動状態）における液体膜厚（油膜厚さ）の計測にも適用可能である。また、セラミック板（第１部材）と鋼球（第２部材）の油膜厚さ計測用のモデル等にも適用可能である。
【００４２】
また、本実施の形態にて説明したエコー特性補正方法は、動的条件下において液体膜厚の計測が可能であるので、潤滑油の供給量や、軌道の形状の効果や、異常診断（油膜切れの判定）等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１          超音波計測装置
２１        第１部材
２１Ａ      表面（上面）
２１Ｂ      裏面（下面）
２２        第２部材
２２Ａ      表面（上面）
２２Ｂ      裏面（下面）
４０        超音波プローブ
５１        媒体保持部材
５２        シール部材
７１        プローブアーム
７２        プローブホルダ
６０        制御手段
８１、８２  基台
８３        支持部材
Ｂ、ＢＡ    超音波伝導媒体
ＨＰ        音圧強度検出手段
Ｍ          液体膜
Ｐ          焦点
Ｓ          接触中心
ＳＳ        接触境界
ＶＢ        仮想音圧強度分布立体
ＶＤ        重畳部
ＶＳ        仮想接触円柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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