(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材上に形成された溶射皮膜の表面に、二振動子型超音波探触子の送信用振動子及び受信用振動子を当接させ、送信用振動子から溶射皮膜及び母材へ超音波を伝播させ且つその反射波を受信用振動子で受信し、時刻を横軸とし且つ反射波強度を縦軸とする反射波の波形をもとに特定周波数成分を取り除いた波形を求めるウェーブレット変換を順次行なって、溶射皮膜の多孔質に起因したノイズ成分を除去し且つ溶射皮膜と母材の界面相当部位を波形にピーク値として発現させ、時刻に対する界面相当部位の位置に基づき溶射皮膜の膜厚を算出することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
送信用振動子及び受信用振動子を有する二振動子型超音波探触子と、前記の受信用振動子で受信した超音波の反射波を時刻を横軸とし且つ反射波強度を縦軸とする波形として表示するオシロスコープと、該オシロスコープにより得た反射波の波形をもとに特定周波数成分を取り除いた波形を求めるウェーブレット変換を順次行なって、溶射皮膜の多孔質に起因したノイズ成分を除去し且つ溶射皮膜と母材の界面相当部位を波形にピーク値として発現させる波形変換手段と、該波形変換手段により得た変換後の波形中のピーク値から溶射皮膜と母材との界面相当部分を識別し且つ時刻に対する界面相当部位の位置に基づき溶射皮膜の膜厚を算出し得る演算手段とを備えてなることを特徴とする膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜厚測定方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、母材表面に形成した厚さ０．５ｍｍ前後の溶射皮膜などの膜厚を計測する手段として電磁膜厚計が用いられている。
【０００３】
この電磁膜厚計は、渦電流によって生じる磁場の強度に基づき、皮膜表面から皮膜と母材との界面までの距離を求めるものであるため、膜厚測定にあたっては、皮膜が非磁性で且つ母材が磁性をもつことが条件となる。
【０００４】
そこで近年、図５に示すように、母材１上に形成された膜厚を測定すべき溶射皮膜２の表面に、一振動子型超音波探触子３の送受信兼用振動子３ａを当接させ、該送受信兼用振動子３ａから溶射皮膜２及び母材１に超音波Ｐを伝播させるとともに、該超音波Ｐが溶射皮膜２と母材１との界面、あるいは母材１の底面で反射する反射波Ｅを送受信兼用振動子３ａで受信し、図６に示すように、時刻を横軸とし且つ反射波Ｅの強度を縦軸とした波形から、該波形中における溶射皮膜２と母材１との界面相当部分を識別し、溶射皮膜２の膜厚を求めることが検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一振動子型超音波探触子３を用いた膜厚測定では、超音波Ｐ及びその反射波Ｅが多孔質である溶射皮膜２の内部を伝播しにくいこと、並びに、溶射皮膜２の膜厚が薄いことに起因して、反射波Ｅの波形に含まれている溶射皮膜２と母材１との界面相当部分を容易に識別できないことがある。
【０００６】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、皮膜の膜厚を確実に測定できるようにする膜厚測定方法及び装置を提供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】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の膜厚測定方法では、母材上に形成された溶射皮膜の表面に、二振動子型超音波探触子の送信用振動子及び受信用振動子を当接させ、送信用振動子から溶射皮膜及び母材へ超音波を伝播させ且つその反射波を受信用振動子で受信し、時刻を横軸とし且つ反射波強度を縦軸とする反射波の波形をもとに特定周波数成分を取り除いた波形を求めるウェーブレット変換を順次行なって、溶射皮膜の多孔質に起因したノイズ成分を除去し且つ溶射皮膜と母材の界面相当部位を波形にピーク値として発現させ、時刻に対する界面相当部位の位置に基づき溶射皮膜の膜厚を算出する。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の膜厚測定装置では、送信用振動子及び受信用振動子を有する二振動子型超音波探触子と、前記の受信用振動子で受信した超音波の反射波を時刻を横軸とし且つ反射波強度を縦軸とする波形として表示するオシロスコープと、該オシロスコープにより得た反射波の波形をもとに特定周波数成分を取り除いた波形を求めるウェーブレット変換を順次行なって、溶射皮膜の多孔質に起因したノイズ成分を除去し且つ溶射皮膜と母材の界面相当部位を波形にピーク値として発現させる波形変換手段と、該波形変換手段により得た変換後の波形中のピーク値から溶射皮膜と母材との界面相当部分を識別し且つ時刻に対する界面相当部位の位置に基づき溶射皮膜の膜厚を算出し得る演算手段とを備えてなることを特徴とする膜厚測定装置。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の膜厚測定方法においては、受信用振動子で得た反射波の波形に対して順次ウェーブレット変換を行なって、反射波の波形に含まれている皮膜と母材との界面相当部分の形状を顕著化させ、当該界面相当部分の波形中での位置に基づき皮膜の膜厚を求める。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の膜厚測定装置においては、受信用振動子で反射波を受信した後、波形変換手段により反射波の波形に対して順次ウェーブレット変換を行なって、波形に含まれている皮膜と母材との界面相当部分の形状を顕著化させ、当該界面相当部分の波形中での位置に基づき皮膜の膜厚を求める。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の膜厚測定方法を実施するための装置の一例であり、この膜厚測定装置は、二振動子型超音波探触子４、パルサーレシーバ５、オシロスコープ６、波形変換手段７、演算手段８、及び表示器９を備えている。
【００１３】
二振動子型超音波探触子４には、母材１上に形成された溶射皮膜２の表面に当接可能な送信用振動子４ａ及び受信用振動子４ｂが設けられており、送信用振動子４ａから溶射皮膜２及び母材１に超音波Ｐを伝播させるとともに、溶射皮膜２と母材１との界面、あるいは母材１の底面で反射する超音波Ｐの反射波Ｅを受信用振動子４ｂで受信し得るように構成されている。
【００１４】
オシロスコープ６は、パルサーレシーバ５を介して得た受信用振動子４ｂで得た反射波Ｅの信号４ｓを、図２に示すように、時刻を横軸とし且つ反射波強度を縦軸とした原波形Ｓ0として表示する機能を有している。
【００１５】
なお、図２における原波形Ｓ0は、２００点のプロットを連続した線状にしたものである。
【００１６】
波形変換手段７は、オシロスコープ６に表示された原波形信号６ｓに対して、図２に示す波形Ｄ1，Ａ1，Ｄ2，Ａ2，Ｄ3，Ａ3のように、順次ウエーブレット変換を行なう機能を有している（図２における波形Ｄ4〜Ｄ6、波形Ａ4〜Ａ6は参考用）。
【００１７】
演算手段８は、波形変換手段７からの波形信号７ｓに基づいて、図３における波形Ａ3に含まれている溶射皮膜２と母材１との界面相当部分Ｋ（波形Ａ3のピーク値）を識別する機能と、時刻に対する界面相当部分Ｋの位置に基づき、溶射皮膜２の膜厚を算出する機能とを有している。
【００１８】
表示器９は、演算手段８から出力される膜厚信号８ｓに応じて、溶射皮膜２の膜厚を表示するように構成されている。
【００１９】
母材１上に形成された溶射皮膜２の膜厚を測定する際には、該溶射皮膜２の表面に、二振動子型超音波探触子４の送信用振動子４ａと受信用振動子４ｂとを当接させた状態で、送信用振動子４ａから溶射皮膜２及び母材１に超音波Ｐを伝播させると、受信用振動子４ｂが超音波Ｐの反射波Ｅを受信し、受信用振動子４ｂからパルサーレシーバ５を介してオシロスコープ６へ、反射波Ｅの信号４ｓが超音波Ｐの影響を受けることなく送信される。
【００２０】
オシロスコープ６は、信号４ｓを、横軸を時間とし且つ縦軸を反射波強度とした原波形Ｓ0として表示する。
【００２１】
波形変換手段７は、オシロスコープ６からの原波形信号６ｓにより、原波形Ｓ0における特定周波数成分（たとえば４０ＭＨｚ）の波形Ｄ1を求め且つ原波形Ｓ0から波形Ｄ1に相当する周波数成分を取り除いた波形Ａ1を求めるウェーブレット変換、波形Ａ1における前記の特定周波数成分の１／２の周波数成分（２０ＭＨｚ）の波形Ｄ2を求め且つ波形Ａ1から波形Ｄ2に相当する周波数成分を取り除いた波形Ａ2を求めるウェーブレット変換、波形Ａ2における前記の特定周波数成分の１／４の周波数成分（１０ＭＨｚ）の波形Ｄ3を求め且つ波形Ａ2から波形Ｄ3に相当する周波数成分を取り除いた波形Ａ3を求めるウェーブレット変換を順次行なう。
【００２２】
上述したように、原波形Ｓ0に対して３段階のウェーブレット変換を行なった波形Ａ3には、溶射皮膜２が多孔質であることに起因したノイズが除去され、溶射皮膜２と母材１との界面相当部分Ｋがピーク値として顕著に現れる。
【００２３】
また、原波形Ｓ0のプロットが４００点である場合には、波形Ａ3における前記の特定周波数成分の１／８の周波数成分（５ＭＨｚ）の波形Ｄ4を求め且つ波形Ａ3から波形Ｄ4に相当する周波数成分を取り除いた４段階のウェーブレット変換で得られる波形Ａ4に、上記の界面相当部分Ｋがピーク値として現れることになる。
【００２４】
つまり、原波形Ｓ0のプロットを倍にすると、波形Ｄ1において２倍の周波数成分の解析が可能になり、結果として、波形Ａ4に界面相当部分が現れることになる。
【００２５】
波形Ａ3における界面相当部分Ｋの位置は、図３に示すように、溶射皮膜２の厚さが薄いほど左側へ移動する。
【００２６】
演算手段８は、波形変換手段７からの波形信号７ｓにより、波形Ａ3の界面相当部分Ｋを識別し且つ時刻に対する界面相当部分Ｋの位置に基づいて溶射皮膜２の膜厚を算出する。
【００２７】
すなわち、予め、種々の厚さの溶射皮膜２を母材１上に形成した複数の試験片を用いて、図４に示すように、時間軸に対する界面相当部分Ｋの位置を把握しておくことにより、溶射皮膜２の厚さを知ることができる。
【００２８】
更に、表示器９は、演算手段８から出力される膜厚信号８ｓに応じて、溶射皮膜２の膜厚を数値表示する。
【００２９】
このように、図１に示す膜厚測定装置においては、二振動子型超音波探触子４の受信用振動子４ｂで受信した反射波Ｅをオシロスコープ６により表示した後、波形変換手段７により反射波強度の原波形Ｓ0に対して順次ウェーブレット変換を行なって、波形Ａ3中の溶射皮膜２と母材１との界面相当部分Ｋを顕著化させるので、母材１及び溶射皮膜２の物性の影響を受けることなく、界面相当部分Ｋの波形Ａ3中での位置に基づいて溶射皮膜２の膜厚を確実に測定することができる。
【００３０】
なお、本発明の膜厚測定方法及び装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の膜厚測定方法及び装置によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００３２】
（１）本発明の請求項１に記載の膜厚測定方法においては、受信用振動子で得た反射波の波形に対して順次ウェーブレット変換を行なって、反射波の波形に含まれている皮膜と母材との界面相当部分を顕著化させ、当該界面相当部分の波形中での位置に基づき皮膜の膜厚を求めるので、皮膜及び母材の物性の影響を受けることなく、皮膜の膜厚を確実に測定することが可能になる。
【００３３】
（２）本発明の請求項２に記載の膜厚測定装置においては、受信用振動子で受信した反射波をオシロスコープにより表示させた後、波形変換手段により反射波強度の波形に対して順次ウェーブレット変換を行なって、波形に含まれている皮膜と母材との界面相当部分を顕著化させ、当該界面相当部分の波形中での位置に基づき皮膜の膜厚を求めるので、皮膜及び母材の物性の影響を受けることなく、皮膜の膜厚を確実に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜厚測定方法を実施するための装置の一例を示す概念図である。
【図２】膜厚３００μｍの皮膜が形成されている試験片の反射波の原波形と該原波形に対して順次ウェーブレット変換を行なった波形を示すグラフである。
【図３】種々の膜厚の皮膜が形成されている試験片の反射波の原波形と該原波形に対して界面相当部分が顕著になる状態までウェーブレット変換を行なった波形を示すグラフである。
【図４】各試験片の皮膜の膜厚と界面相当部分検出時刻との関係を示すグラフである。
【図５】近年検討されている膜厚測定方法の一例を示す概念図である。
【図６】近年検討されている膜厚測定方法で得られる時刻と反射波強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    母材
２    溶射皮膜
４    二振動子型超音波探触子
４ａ  送信用振動子
４ｂ  受信用振動子
６    オシロスコープ
７    波形変換手段
８    演算手段
Ｅ  反射波
Ｋ  界面相当部分
Ｐ  超音波
【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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