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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024038547
(43)【公開日】2024-03-21
(54)【発明の名称】測定装置および測定方法
(51)【国際特許分類】
G01B 17/00 20060101AFI20240313BHJP
【ＦＩ】
G01B17/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022142622
(22)【出願日】2022-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】392036153
【氏名又は名称】菱電湘南エレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003166
【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】木村 友則
(72)【発明者】
【氏名】赤松 亮
【テーマコード（参考）】
2F068
【Ｆターム（参考）】
2F068AA21
2F068CC11
2F068DD04
2F068FF02
2F068FF12
2F068FF28
2F068GG01
2F068LL02
2F068QQ05
2F068QQ11
(57)【要約】
【課題】発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できるようにする。
【解決手段】測定装置は、電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】測定装置は、電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
【請求項2】
複数個の前記遅延器を備え、
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
請求項１に記載の測定装置。
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える切り替え部を備えた、
請求項１または請求項２に記載の測定装置。
請求項１または請求項２に記載の測定装置。
【請求項4】
前記信号処理部は、さらに、前記切り替え部に対して切り替え指令を出力し、
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
請求項３に記載の測定装置。
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
請求項３に記載の測定装置。
【請求項5】
前記遅延器は、フィルタ回路である、
請求項１に記載の測定装置。
請求項１に記載の測定装置。
【請求項6】
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
【請求項7】
前記信号処理部は、さらに、前記遅延器に対して遅延時間指令を出力し、
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
請求項６に記載の測定装置。
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
請求項６に記載の測定装置。
【請求項8】
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
【請求項9】
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示技術は、超音波を利用して測定対象物を測定する測定技術に関する。
【背景技術】
【0002】
超音波を利用した測定技術の中には、特許文献１に記載のように発振周波数を用いる技術がある。
具体的には、特許文献１には、「金属系の磁歪振動子による送波器と、該磁歪振動子に励磁電流を供給する励磁電流供給装置と、測定対象物を伝播する音響弾性波を検出する受波器と、測定目的の周波数帯域の信号を抽出するフィルタと、反射波又は透過波の振幅の大きさに関わらず一定の大きさの振幅となるように自動的に増幅率を制御する自動増幅率制御機能付き増幅器とで正帰還ループを構成し、該正帰還ループの発振周波数信号を受波器から抽出して処理するようにした非破壊検査装置」（要約）が記載されている。この構成により、「信号成分のうち、発振条件を満足する周波数成分が繰り返し正帰還ループを循環し、最終的に発振周波数の正弦波に収斂する」（13）。
具体的には、特許文献１には、「金属系の磁歪振動子による送波器と、該磁歪振動子に励磁電流を供給する励磁電流供給装置と、測定対象物を伝播する音響弾性波を検出する受波器と、測定目的の周波数帯域の信号を抽出するフィルタと、反射波又は透過波の振幅の大きさに関わらず一定の大きさの振幅となるように自動的に増幅率を制御する自動増幅率制御機能付き増幅器とで正帰還ループを構成し、該正帰還ループの発振周波数信号を受波器から抽出して処理するようにした非破壊検査装置」（要約）が記載されている。この構成により、「信号成分のうち、発振条件を満足する周波数成分が繰り返し正帰還ループを循環し、最終的に発振周波数の正弦波に収斂する」（13）。
【0003】
この特許文献１には、測定対象物の寸法の測定に関し、測定対象物が「コンクリートからなる８ｍ（＝８０００ｍｍ）の高張力パイル」である場合、「発振周波数は、ｆ１＝（４２５０ｍ／ｓ）／（２×８ｍ）＝２６６Ｈｚ（基本周波数）・・・式（１０１）であり、コンクリートパイル６内での弾性波速度４２５０ｍから逆に、長さ８ｍが計測できる。」こと、が説明されている。また、同様に、測定対象物が「コンクリート」であって当該「コンクリートの床厚を計測」する場合、「厚さ１８０ｍｍの床厚に対応する周波数ｆ＝（３４５６ｍ／ｓ）／（２×０．１８ｍ）×２＝１９．２ｋＨｚ（２次高調波）・・・式（１０２）で発振している。」こと、が説明されている。
【0004】
特許文献１の非破壊検査装置において、発振周波数から測定対象物の寸法を計算する際、上記した「長さ」は、上記式（１０１）に基づいて、長さ＝（４２５０ｍ／ｓ）／（２×２６６Ｈｚ）×「１」≒８ｍ・・・式（２０１）、のように求めることになる。特許文献１においては発振周波数が基本周波数（次数＝１）である場合を想定しているため、上記式（２０１）においては次数「１」が掛けられている。
また、同様に、上記した「厚さ」は、上記式（１０２）に基づいて、厚さ=（３４５６ｍ／ｓ）／（２×１９．２ｋＨｚ）×「２」＝０．１８ｍ・・・式（２０２）、のように求めることになる。特許文献１においては発振周波数が２次高調波（次数＝２）である場合を想定しているため、上記式（２０２）においては次数「２」が掛けられている。
また、同様に、上記した「厚さ」は、上記式（１０２）に基づいて、厚さ=（３４５６ｍ／ｓ）／（２×１９．２ｋＨｚ）×「２」＝０．１８ｍ・・・式（２０２）、のように求めることになる。特許文献１においては発振周波数が２次高調波（次数＝２）である場合を想定しているため、上記式（２０２）においては次数「２」が掛けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開番号 ＷＯ００／１３００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、発振周波数の次数は予め特定しておくことが困難である。仮に上記式（２０１）または上記式（２０２）に用いられた次数が実際の発振周波数の次数と異なる場合、算出される測定値の誤差が大きくなってしまう。
そのため、特許文献１の非破壊検査装置においては、測定対象物を精度よく測定できない場合がある、という課題がある。
そのため、特許文献１の非破壊検査装置においては、測定対象物を精度よく測定できない場合がある、という課題がある。
【0007】
本開示は、上記課題を解決するもので、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できるようにする、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の測定装置は、電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、を備えるように構成した。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示の実施の形態について、添付の図面に従って説明する。
【0012】
実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１に係る測定装置の構成例を示す図である。
本開示に係る測定装置は、測定対象物１０００の寸法を測定する装置である。測定対象物１０００の寸法は、例えば測定対象物１０００の厚さである。
図１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
図１は、本開示の実施の形態１に係る測定装置の構成例を示す図である。
本開示に係る測定装置は、測定対象物１０００の寸法を測定する装置である。測定対象物１０００の寸法は、例えば測定対象物１０００の厚さである。
図１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
【0013】
測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、発振ループが構成される。
図１に示す測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループまたは第２のループに切り替えられるように構成されている。
例えば、図１に示す構成における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１に示す構成における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。
図１に示す測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループまたは第２のループに切り替えられるように構成されている。
例えば、図１に示す構成における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１に示す構成における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。
【0014】
送信部１０は、超音波を送信する機能を有する。
送信部１０は、送信センサを含み構成されている。
送信部１０における送信センサは、接触している物体に対して超音波を伝搬させる。
図１に示す測定装置における送信部１０は、測定対象物１０００の厚さの寸法を測定する状態を示している。測定装置により測定対象物１０００を測定する状態において、送信部１０は、測定対象物１０００に対して接触して設置され、測定対象物１０００に対して超音波を送信する。
送信センサは、増幅器５０の内部で発生した微弱な電気雑音により電気的に駆動することで、測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。
すなわち、送信部１０は、 電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物１０００に伝搬させる。
送信部１０は、送信センサを含み構成されている。
送信部１０における送信センサは、接触している物体に対して超音波を伝搬させる。
図１に示す測定装置における送信部１０は、測定対象物１０００の厚さの寸法を測定する状態を示している。測定装置により測定対象物１０００を測定する状態において、送信部１０は、測定対象物１０００に対して接触して設置され、測定対象物１０００に対して超音波を送信する。
送信センサは、増幅器５０の内部で発生した微弱な電気雑音により電気的に駆動することで、測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。
すなわち、送信部１０は、 電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物１０００に伝搬させる。
【0015】
受信部２０は、超音波を受信する機能を有する。
受信部２０は、受信センサを含み構成されている。
測定装置により測定対象物１０００を測定する状態において、受信部２０は、測定対象物１０００に対して接触して設置される。
受信部２０における受信センサは、接触している物体（測定対象物１０００）を伝搬した超音波を受けて電気信号に変換して出力する。
すなわち、受信部２０は、 測定対象物１０００において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する。
図１に示す受信部２０は、受信部２０の出力端子が切り替え部３０に接続されている。
受信部２０は、受信センサを含み構成されている。
測定装置により測定対象物１０００を測定する状態において、受信部２０は、測定対象物１０００に対して接触して設置される。
受信部２０における受信センサは、接触している物体（測定対象物１０００）を伝搬した超音波を受けて電気信号に変換して出力する。
すなわち、受信部２０は、 測定対象物１０００において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する。
図１に示す受信部２０は、受信部２０の出力端子が切り替え部３０に接続されている。
【0016】
切り替え部３０は、測定装置による発振の発振周波数を切り替える機能を有する。
具体的には、切り替え部３０は、複数の発振ループのいずれかに切り替えることで発振周波数を切り替える。
さらに具体的には、図１に示す切り替え部３０は、 第１のループおよび第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える。
例えば、第１のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０から構成された発振ループである。この第１のループは、遅延器を含まずに構成された発振ループである。
例えば、第２のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成された発振ループである。この第２のループは、遅延器を含んで構成された発振ループである。
図１に示す切り替え部３０は、１つの入力端子と、切り替え機構と、２つの出力端子（第１の出力端子、第２の出力端子）とを含み構成されている。
切り替え部３０における入力端子は、受信部２０に接続されている。
切り替え部３０における切り替え機構は、入力端子と、２つ出力端子（第１の出力端子、第２の出力端子）のうちのいずれかの出力端子と接続するように切り替えることができるように構成されている。
切り替え部３０における出力端子は、第１の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続され、第２の出力端子が遅延器４０の入力端子に接続されている。
図１に示す切り替え部３０は、当該切り替え部３０の外部からの指令により、動作する。
図１の測定装置は、切り替え部３０を備えた構成であるが、例えば手動で切り替えを行うように構成されている場合、切り替え部３０を備えることを必須としない。
具体的には、切り替え部３０は、複数の発振ループのいずれかに切り替えることで発振周波数を切り替える。
さらに具体的には、図１に示す切り替え部３０は、 第１のループおよび第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える。
例えば、第１のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０から構成された発振ループである。この第１のループは、遅延器を含まずに構成された発振ループである。
例えば、第２のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成された発振ループである。この第２のループは、遅延器を含んで構成された発振ループである。
図１に示す切り替え部３０は、１つの入力端子と、切り替え機構と、２つの出力端子（第１の出力端子、第２の出力端子）とを含み構成されている。
切り替え部３０における入力端子は、受信部２０に接続されている。
切り替え部３０における切り替え機構は、入力端子と、２つ出力端子（第１の出力端子、第２の出力端子）のうちのいずれかの出力端子と接続するように切り替えることができるように構成されている。
切り替え部３０における出力端子は、第１の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続され、第２の出力端子が遅延器４０の入力端子に接続されている。
図１に示す切り替え部３０は、当該切り替え部３０の外部からの指令により、動作する。
図１の測定装置は、切り替え部３０を備えた構成であるが、例えば手動で切り替えを行うように構成されている場合、切り替え部３０を備えることを必須としない。
【0017】
遅延器４０は、入力信号を一定の時間遅らせて出力する機能を有するものとする。
遅延器４０は、 与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できるように構成されている。
遅延器４０は、上記機能を有するフィルタ回路であってもよい。
図１に示す遅延器４０は、当該遅延器４０の入力端子が切り替え部３０における第２の出力端子に接続され、また、当該遅延器４０の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続されている。
遅延器４０は、 与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できるように構成されている。
遅延器４０は、上記機能を有するフィルタ回路であってもよい。
図１に示す遅延器４０は、当該遅延器４０の入力端子が切り替え部３０における第２の出力端子に接続され、また、当該遅延器４０の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続されている。
【0018】
増幅器５０は、 与えられた電気信号を増幅して出力する。
増幅器５０は、測定装置の構成部および測定対象物１０００により構成されるループ（第１のループ、および、第２のループ）を発振させる一定の値以上の増幅率で増幅する。
図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の入力端子が切り替え部３０における第１の出力端子に接続されている。また、図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の入力端子が遅延器４０の出力端子に接続されている。
図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の出力端子が送信部１０および信号処理部１００に接続されている。具体的には、当該増幅器５０の出力端子からの出力線路が分岐しており、分岐した出力線路の一方が送信部１０に接続されており、分岐した出力線路のもう一方が信号処理部１００に接続されている。
増幅器５０は、測定装置の構成部および測定対象物１０００により構成されるループ（第１のループ、および、第２のループ）を発振させる一定の値以上の増幅率で増幅する。
図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の入力端子が切り替え部３０における第１の出力端子に接続されている。また、図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の入力端子が遅延器４０の出力端子に接続されている。
図１に示す増幅器５０は、当該増幅器５０の出力端子が送信部１０および信号処理部１００に接続されている。具体的には、当該増幅器５０の出力端子からの出力線路が分岐しており、分岐した出力線路の一方が送信部１０に接続されており、分岐した出力線路のもう一方が信号処理部１００に接続されている。
【0019】
信号処理部１００は、発振ループによる異なる発振状態の発振周波数をそれぞれ算出し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を求める。
図１に示す信号処理部１００は、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、および、増幅器５０から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、第１発振周波数、第２発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
図１に示す信号処理部１００は、増幅器５０と送信部１０との間から分岐して接続されている。
信号処理部１００の詳細な構成例を説明する。
図１に示す信号処理部１００は、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、および、増幅器５０から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、第１発振周波数、第２発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
図１に示す信号処理部１００は、増幅器５０と送信部１０との間から分岐して接続されている。
信号処理部１００の詳細な構成例を説明する。
【0020】
【0021】
発振周波数算出部１１０は、発振周波数を算出する。
具体的には、発振周波数算出部１１０は、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を用いて、第１発振周波数および第２発振周波数を算出する。
さらに具体的には、発振周波数算出部１１０は、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、および、増幅器５０から構成される第１のループにより発振した状態において、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を取得し、当該電気信号を用いて第１発振周波数を算出する。
また、発振周波数算出部１１０は、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成される第２のループにより発振した状態において、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を取得し、当該電気信号を用いて第２発振周波数を算出する。
発振周波数算出部１１０は、発振周波数を算出すると、算出した発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
具体的には、発振周波数算出部１１０は、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を用いて、第１発振周波数および第２発振周波数を算出する。
さらに具体的には、発振周波数算出部１１０は、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、および、増幅器５０から構成される第１のループにより発振した状態において、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を取得し、当該電気信号を用いて第１発振周波数を算出する。
また、発振周波数算出部１１０は、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４０、および、増幅器５０から構成される第２のループにより発振した状態において、増幅器５０と送信部１０との間の電気信号を取得し、当該電気信号を用いて第２発振周波数を算出する。
発振周波数算出部１１０は、発振周波数を算出すると、算出した発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
【0022】
音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得して出力する。
測定対象物１０００の音速は、物質を伝わる音の速さであり、測定対象物１０００を構成する物質ごとに固有の音速である。
音速取得部１２０は、例えば予め記憶された測定対象物１０００の音速を取得して測定値算出部１３０へ出力する。また、音速取得部１２０は、例えば発振周波数算出部１１０により算出するべき発振周波数が算出されると、測定対象物１０００の音速を示す値の入力を促す提示を行い、これに対して入力された値（与えられた値）に基づいて測定対象物１０００の音速を取得する。
測定対象物１０００の音速は、物質を伝わる音の速さであり、測定対象物１０００を構成する物質ごとに固有の音速である。
音速取得部１２０は、例えば予め記憶された測定対象物１０００の音速を取得して測定値算出部１３０へ出力する。また、音速取得部１２０は、例えば発振周波数算出部１１０により算出するべき発振周波数が算出されると、測定対象物１０００の音速を示す値の入力を促す提示を行い、これに対して入力された値（与えられた値）に基づいて測定対象物１０００の音速を取得する。
【0023】
測定値算出部１３０は、測定対象物１０００の測定値を算出する。
具体的には、測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
測定値算出部１３０の詳細な構成例を説明する。
具体的には、測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
測定値算出部１３０の詳細な構成例を説明する。
【0024】
【0025】
測定値候補抽出部１３１は、測定値の候補を抽出する。
具体的には、測定値候補抽出部１３１は、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
測定値候補抽出部１３１は、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
すなわち、測定値候補抽出部１３１は、発振周波数ごとに位相がゼロになるような寸法の候補を抽出する。
詳細な原理については後述する。
具体的には、測定値候補抽出部１３１は、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
測定値候補抽出部１３１は、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
すなわち、測定値候補抽出部１３１は、発振周波数ごとに位相がゼロになるような寸法の候補を抽出する。
詳細な原理については後述する。
【0026】
測定値決定部１３２は、測定値の候補の中から測定値を決定する。
具体的には、測定値決定部１３２は、第１発振周波数に係る候補値および第２発振周波数に係る候補値を用いて、共通する候補値を測定値に決定する。
さらに具体的には、測定値決定部１３２は、第１発振周波数に係る候補値と第２発振周波数に係る候補値とを比較することで共通する寸法の候補値を測定値に決定する。なお、「共通」は、厳格に共通するものに限定されず、ほぼ共通するものであってもよい。
詳細な原理については後述する。
具体的には、測定値決定部１３２は、第１発振周波数に係る候補値および第２発振周波数に係る候補値を用いて、共通する候補値を測定値に決定する。
さらに具体的には、測定値決定部１３２は、第１発振周波数に係る候補値と第２発振周波数に係る候補値とを比較することで共通する寸法の候補値を測定値に決定する。なお、「共通」は、厳格に共通するものに限定されず、ほぼ共通するものであってもよい。
詳細な原理については後述する。
【0027】
図４は、信号処理部１００の処理の一例を示すフローチャートである。
測定装置が測定処理を開始すると、測定装置における信号処理部１００は、処理を開始する。
信号処理部１００は、発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ１００）。
具体的には、信号処理部１００における発振周波数算出部１１０は、第１のループにより発振した状態において第１発振周波数を算出する。発振周波数算出部１１０は、第１発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
また、発振周波数算出部１１０は、第２のループにより発振した状態において第２発振周波数を算出する。発振周波数算出部１１０は、第２発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００は、音速取得処理を実行する（ステップＳＴ１１０）。
具体的には、信号処理部１００における音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
信号処理部１００は、測定値算出処理を実行する（ステップＳＴ１２０）。
具体的には、信号処理部１００における測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
測定装置が測定処理を開始すると、測定装置における信号処理部１００は、処理を開始する。
信号処理部１００は、発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ１００）。
具体的には、信号処理部１００における発振周波数算出部１１０は、第１のループにより発振した状態において第１発振周波数を算出する。発振周波数算出部１１０は、第１発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
また、発振周波数算出部１１０は、第２のループにより発振した状態において第２発振周波数を算出する。発振周波数算出部１１０は、第２発振周波数を図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００は、音速取得処理を実行する（ステップＳＴ１１０）。
具体的には、信号処理部１００における音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
信号処理部１００は、測定値算出処理を実行する（ステップＳＴ１２０）。
具体的には、信号処理部１００における測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
【0028】
信号処理部１００は、測定値を出力すると、処理を終了する。
【0029】
測定値算出処理の詳細な例を説明する。
図５は、図４に示す測定値算出処理の詳細な処理の一例を示すフローチャートである。
信号処理部１００における測定値算出部１３０が測定値算出処理を開始すると、測定値算出部１３０は、まず、測定値候補抽出処理を実行する（ステップＳＴ１２１）。
具体的には、測定値算出部１３０における測定値候補抽出部１３１は、発振周波数ごとに位相がゼロになるような寸法の候補を抽出する。
さらに具体的には、測定値候補抽出部１３１は、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を取得し、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
次いで、測定値候補抽出部１３１は、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を取得し、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
測定値算出部１３０は、次に、測定値決定処理を実行する（ステップＳＴ１２２）。
具体的には、測定値算出部１３０における測定値決定部１３２は、測定値の候補の中から測定値を決定する。
さらに具体的には、測定値決定部１３２は、測定値候補抽出部１３１から抽出された候補値を全て取得し、第１の発振周波数から得られた候補値と第２の発振周波数から得られた候補値とを比較し、共通する候補値を測定値に決定する。測定値決定部１３２は、決定した測定値を出力する。
測定値算出部１３０は、測定値を出力すると、測定値算出処理を終了する。
図５は、図４に示す測定値算出処理の詳細な処理の一例を示すフローチャートである。
信号処理部１００における測定値算出部１３０が測定値算出処理を開始すると、測定値算出部１３０は、まず、測定値候補抽出処理を実行する（ステップＳＴ１２１）。
具体的には、測定値算出部１３０における測定値候補抽出部１３１は、発振周波数ごとに位相がゼロになるような寸法の候補を抽出する。
さらに具体的には、測定値候補抽出部１３１は、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を取得し、第１発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
次いで、測定値候補抽出部１３１は、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を取得し、第２発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、仮の寸法値ごとに位相を算出し、位相がゼロの場合における寸法値を測定値の候補値として抽出する。
測定値算出部１３０は、次に、測定値決定処理を実行する（ステップＳＴ１２２）。
具体的には、測定値算出部１３０における測定値決定部１３２は、測定値の候補の中から測定値を決定する。
さらに具体的には、測定値決定部１３２は、測定値候補抽出部１３１から抽出された候補値を全て取得し、第１の発振周波数から得られた候補値と第２の発振周波数から得られた候補値とを比較し、共通する候補値を測定値に決定する。測定値決定部１３２は、決定した測定値を出力する。
測定値算出部１３０は、測定値を出力すると、測定値算出処理を終了する。
【0030】
実施の形態１に係る測定装置による測定に係る動作および原理について説明する。
図６は、実施の形態１に係る測定装置における第１のループを説明する図である。
図６は、図１における切り替え部３０の出力端子が遅延器４０を含まずに増幅器５０に接続された状態を示している。この状態により第１のループが構成される。すなわち、第１のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０から構成される。第１のループは、遅延器を含まずに構成される。
電気信号は、第１のループを構成する送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０を通って伝わる。電気信号を与えられた送信部１０が電気的に駆動することにより、測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。測定対象物１０００を伝搬した超音波は、測定対象物１０００の底面で反射された後、受信部２０により受信されて電気信号に変換され、切り替え部３０を介して増幅器５０へ送られる。増幅器５０において増幅された電気信号は、送信部１０を電気的に駆動する。そして送信部１０が電気的に駆動することにより、再び測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。この動作が連続的に行われ、かつ、増幅器５０の増幅率が一定の値以上である場合に、最も条件の良い周波数が強調され、発振が生じる。
図６は、実施の形態１に係る測定装置における第１のループを説明する図である。
図６は、図１における切り替え部３０の出力端子が遅延器４０を含まずに増幅器５０に接続された状態を示している。この状態により第１のループが構成される。すなわち、第１のループは、送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０から構成される。第１のループは、遅延器を含まずに構成される。
電気信号は、第１のループを構成する送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０を通って伝わる。電気信号を与えられた送信部１０が電気的に駆動することにより、測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。測定対象物１０００を伝搬した超音波は、測定対象物１０００の底面で反射された後、受信部２０により受信されて電気信号に変換され、切り替え部３０を介して増幅器５０へ送られる。増幅器５０において増幅された電気信号は、送信部１０を電気的に駆動する。そして送信部１０が電気的に駆動することにより、再び測定対象物１０００に対して超音波を伝搬させる。この動作が連続的に行われ、かつ、増幅器５０の増幅率が一定の値以上である場合に、最も条件の良い周波数が強調され、発振が生じる。
【0031】
図７Ａおよび図７Ｂは、第１のループによる発振周波数を説明する図である。
図７Ａにおける端子Ａから端子Ｂまでの通過特性は、送信部１０から、測定対象物１０００、受信部２０、および、切り替え部３０を通って、増幅器５０までの通過特性であり、測定対象物１０００の底面反射特性を含む。以下、送信部１０から増幅器５０までの通過特性を測定対象物１０００の底面反射特性であるものとして、発振条件および発振周波数について説明する。
なお、説明をわかりやすくするため、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０における位相変化を無視して説明する。
第１のループにおける、底面反射特性の位相φ１（ｆ）は、式（１）のように示すことができる。
式中における記号ｆは周波数ｆであり、同様に、記号Ｖは測定対象物１０００の音速Ｖ、同様に、記号ｌｔは測定対象物１０００の寸法ｌｔ、である。
なお、超音波が測定対象物１０００を往復伝搬する距離は、実際には、２・ｌｔより若干長くなるが、説明においては、２・ｌｔとして説明する。
発振は、底面反射特性の振幅が０ｄＢ以上の領域で、位相が２πの整数倍になった場合に生じる。
すなわち、発振条件の位相φ１（ｆｐ）は、次式に示す式（２）のようになる。
式中における記号ｆｐは、第１のループにおける発振周波数ｆｐであり、同様に、記号ｎは、発振周波数の次数（発振の次数）である。
図７Ａにおける端子Ａから端子Ｂまでの通過特性は、送信部１０から、測定対象物１０００、受信部２０、および、切り替え部３０を通って、増幅器５０までの通過特性であり、測定対象物１０００の底面反射特性を含む。以下、送信部１０から増幅器５０までの通過特性を測定対象物１０００の底面反射特性であるものとして、発振条件および発振周波数について説明する。
なお、説明をわかりやすくするため、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０における位相変化を無視して説明する。
第１のループにおける、底面反射特性の位相φ１（ｆ）は、式（１）のように示すことができる。
なお、超音波が測定対象物１０００を往復伝搬する距離は、実際には、２・ｌｔより若干長くなるが、説明においては、２・ｌｔとして説明する。
発振は、底面反射特性の振幅が０ｄＢ以上の領域で、位相が２πの整数倍になった場合に生じる。
すなわち、発振条件の位相φ１（ｆｐ）は、次式に示す式（２）のようになる。
【0032】
図７Ｂは、第１のループにおける底面反射特性の振幅と位相との概念を示している。
図７Ｂにおいては、横軸が周波数を示し、縦軸が振幅および位相を示している。
位相の変化範囲は、－πから＋πまでであるため、２πの整数倍がゼロになっている。
すなわち、第１のループによる発振は、第１のループの場合の発振可能領域において位相がゼロになる周波数ｆｐで発振する。
発振周波数ｆｐを、信号処理部１００において算出し、図示しない記憶部に記憶しておくようにする。
図７Ｂにおいては、横軸が周波数を示し、縦軸が振幅および位相を示している。
位相の変化範囲は、－πから＋πまでであるため、２πの整数倍がゼロになっている。
すなわち、第１のループによる発振は、第１のループの場合の発振可能領域において位相がゼロになる周波数ｆｐで発振する。
発振周波数ｆｐを、信号処理部１００において算出し、図示しない記憶部に記憶しておくようにする。
【0033】
次に、遅延器４０を含む第２のループを構成するように切り替える。
図８は、実施の形態１に係る測定装置における第２のループを説明する図である。
図８に示すように、切り替え部３０の出力が遅延器４０に接続される。
図８に示すように、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０、から第２のループが構成されている。
図８は、実施の形態１に係る測定装置における第２のループを説明する図である。
図８に示すように、切り替え部３０の出力が遅延器４０に接続される。
図８に示すように、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、および、増幅器５０、から第２のループが構成されている。
【0034】
図９Ａおよび図９Ｂは、第２のループによる発振周波数を説明する図である。
第１のループの場合と同様に、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０における位相変化を無視して底面反射特性の位相を考えると、図９Ａにおける端子Ａから端子Ｂまでの底面反射特性は、式（３）のように示すことができる。
式中における記号φd（f）は、遅延器４０での位相φd（f）である。
第２のループにおける発振の発振周波数を発振周波数ｆｐ´とすると、式（４）のように示される。
式中における記号ｍは、第２のループにおける発振周波数の次数ｍである。第２のループにおける発振周波数の次数ｍは、第１のループにおける発振周波数の次数ｎと同じ値になるとは限らない。
第１のループの場合と同様に、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０における位相変化を無視して底面反射特性の位相を考えると、図９Ａにおける端子Ａから端子Ｂまでの底面反射特性は、式（３）のように示すことができる。
第２のループにおける発振の発振周波数を発振周波数ｆｐ´とすると、式（４）のように示される。
【0035】
図９Ｂは、第２のループにおける底面反射特性の振幅と位相との概念を示している。
図９Ｂにおいては、横軸が周波数を示し、縦軸が振幅および位相を示している。
第２のループにおいては、遅延器４０での位相変化を含むため、第２のループの場合の発振可能領域において位相がゼロになる周波数が図７Ｂに示した第１のループの場合とは異なる。
このため、第２のループの発振周波数（第２発振周波数）ｆｐ´は、第１のループの発振周波数（第１発振周波数）ｆｐとは異なる。
発振周波数ｆｐ´を、信号処理部１００において算出し、図示しない記憶部に記憶しておくようにする。
なお、説明においては、遅延器４０によって底面反射特性の振幅は変化しないものとして示しているが、変化しても構わない。
図９Ｂにおいては、横軸が周波数を示し、縦軸が振幅および位相を示している。
第２のループにおいては、遅延器４０での位相変化を含むため、第２のループの場合の発振可能領域において位相がゼロになる周波数が図７Ｂに示した第１のループの場合とは異なる。
このため、第２のループの発振周波数（第２発振周波数）ｆｐ´は、第１のループの発振周波数（第１発振周波数）ｆｐとは異なる。
発振周波数ｆｐ´を、信号処理部１００において算出し、図示しない記憶部に記憶しておくようにする。
なお、説明においては、遅延器４０によって底面反射特性の振幅は変化しないものとして示しているが、変化しても構わない。
【0036】
式（１）は、寸法ｌｔを既知であるものとして、周波数に対する位相の変化を表した式である。
これを、発振周波数ｆｐが既知であるものとして寸法ｌに対する位相の変化として表すと式（５）のように示される。
式（５）を用いて寸法ｌを変化させて位相φ１（ｌ）を算出し、－２ｎπになったときの寸法ｌが測定値である寸法ｌｔの候補になる。すなわち、位相がゼロになった場合の寸法ｌが測定値である寸法ｌｔの候補になる。
これを、発振周波数ｆｐが既知であるものとして寸法ｌに対する位相の変化として表すと式（５）のように示される。
【0037】
同様に、発振周波数ｆｐ´が既知であるものとして寸法（厚さ）ｌに対する位相の変化として表すと式（６）のように示される。
式（６）を用いて寸法ｌを変化させて位相φ２（ｌ）を算出し、－２ｍπになったときの寸法ｌが測定値である寸法ｌｔの候補になる。すなわち、位相がゼロになった場合の寸法ｌが測定値である寸法ｌｔの候補になる。
【0038】
式（５）および式（６）をグラフ化したものを、寸法推定チャートと称することにする。
図１０は、２つの異なる発振周波数から測定対象物１０００の寸法を推定する寸法推定チャートである。
図１０において、実線が第１のループの位相変化を示し、破線が第２のループの位相変化を示す。
図１０に示すように、第１のループの位相に対し、第２のループの位相は、ｌ＝０においてφｄ（ｆｐ´）の位相遅れがある。
第１のループの特性および第２のループの特性によって、それぞれの位相がゼロになる寸法ｌｔが多数存在する一方で、２つの特性で共通して位相がゼロになる寸法ｌｔが存在する。
この共通した寸法ｌｔの値が測定対象物１０００の寸法である測定値として決定される。
なお、図１０においては、発振周波数の次数ｎ＝６、次数ｍ＝６の場合を示している。
図１０は、２つの異なる発振周波数から測定対象物１０００の寸法を推定する寸法推定チャートである。
図１０において、実線が第１のループの位相変化を示し、破線が第２のループの位相変化を示す。
図１０に示すように、第１のループの位相に対し、第２のループの位相は、ｌ＝０においてφｄ（ｆｐ´）の位相遅れがある。
第１のループの特性および第２のループの特性によって、それぞれの位相がゼロになる寸法ｌｔが多数存在する一方で、２つの特性で共通して位相がゼロになる寸法ｌｔが存在する。
この共通した寸法ｌｔの値が測定対象物１０００の寸法である測定値として決定される。
なお、図１０においては、発振周波数の次数ｎ＝６、次数ｍ＝６の場合を示している。
【0039】
信号処理部１００においては、図１０に示したチャートのように測定値算出処理を行う。
すなわち、信号処理部１００は、第１発振周波数および第２発振周波数を求めて記憶しておき、第１発振周波数、第２発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を元にして測定対象物１０００の寸法を推定する。
このようにすることで、発振周波数の次数ｎおよび次数ｍが未知であっても寸法を決定することができる。
すなわち、信号処理部１００は、第１発振周波数および第２発振周波数を求めて記憶しておき、第１発振周波数、第２発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を元にして測定対象物１０００の寸法を推定する。
このようにすることで、発振周波数の次数ｎおよび次数ｍが未知であっても寸法を決定することができる。
【0040】
なお、説明においては、切り替え部３０の切り替え機構を用いて第１のループと第２のループを切り替える構成について説明したが、切り替え機構を用いずに、手動でループを切り替える構成でもよい。
【0041】
本開示の測定について確認実験を行った結果を説明する。
測定対象物１０００である試験体の材質は鋼であり、厚さは１５ｍｍである。
送信部１０の送信センサおよび受信部２０の受信センサは、２ＭＨｚ帯で動作するものを用いた。
遅延器４０としてフィルタ回路（ローパスフィルタ）を用いた。
なお、切り替え部３０の切り替え機構は用いずに、第１のループと第２のループの切り替えは手動とした。
測定対象物１０００である試験体の材質は鋼であり、厚さは１５ｍｍである。
送信部１０の送信センサおよび受信部２０の受信センサは、２ＭＨｚ帯で動作するものを用いた。
遅延器４０としてフィルタ回路（ローパスフィルタ）を用いた。
なお、切り替え部３０の切り替え機構は用いずに、第１のループと第２のループの切り替えは手動とした。
【0042】
図１１は、実験により得られた、第１のループの場合の発振スペクトルを示す図である。
図１２は、実験により得られた、第２のループの場合の発振スペクトルを示す図である。
遅延器（フィルタ回路）４０を含まないループ（第１のループ）により、図１１に示すような発振スペクトルが得られた。発振周波数ｆｐは、１．７８２ＭＨｚであった。
遅延器（フィルタ回路）４０を含むループ（第２のループ）により、図１２に示すような発振スペクトルが得られた。発振周波数ｆｐ´は、１．５８４ＭＨｚであった。
これら発振周波数ｆｐ，ｆｐ´それぞれの次数は不明である。
図１２は、実験により得られた、第２のループの場合の発振スペクトルを示す図である。
遅延器（フィルタ回路）４０を含まないループ（第１のループ）により、図１１に示すような発振スペクトルが得られた。発振周波数ｆｐは、１．７８２ＭＨｚであった。
遅延器（フィルタ回路）４０を含むループ（第２のループ）により、図１２に示すような発振スペクトルが得られた。発振周波数ｆｐ´は、１．５８４ＭＨｚであった。
これら発振周波数ｆｐ，ｆｐ´それぞれの次数は不明である。
【0043】
発振周波数ｆｐとｆｐ´とを用いて、かつ、試験体の音速を５９３０ｍ／ｓとして寸法推定チャートを作成した。
この結果を図１３に示す。
図１３は、実験により得られた２つの発振周波数から寸法を推定する方法を説明するチャートである。
なお、実験においては、送信部１０、受信部２０、遅延器４０として用いたローパスフィルタ、および、増幅器５０の位相変化を考慮した。
図１３において、実線が第１のループの位相変化（位相φ１（ｌ）の特性）を示し、破線が第２のループの位相変化（位相φ２（ｌ）の特性）を示す。
図１３に示すように、寸法１５ｍｍより少し長い値において２つの特性が共通して位相がゼロになっている。
この結果から、本開示の測定装置により、測定対象物１０００の寸法を測定できることがわかる。
なお、試験体の寸法が１５ｍｍより少し長いところで位相がゼロとなっている理由は、実際の伝搬距離が１５ｍｍの２倍よりも若干長かったためと考えられる。
この結果を図１３に示す。
図１３は、実験により得られた２つの発振周波数から寸法を推定する方法を説明するチャートである。
なお、実験においては、送信部１０、受信部２０、遅延器４０として用いたローパスフィルタ、および、増幅器５０の位相変化を考慮した。
図１３において、実線が第１のループの位相変化（位相φ１（ｌ）の特性）を示し、破線が第２のループの位相変化（位相φ２（ｌ）の特性）を示す。
図１３に示すように、寸法１５ｍｍより少し長い値において２つの特性が共通して位相がゼロになっている。
この結果から、本開示の測定装置により、測定対象物１０００の寸法を測定できることがわかる。
なお、試験体の寸法が１５ｍｍより少し長いところで位相がゼロとなっている理由は、実際の伝搬距離が１５ｍｍの２倍よりも若干長かったためと考えられる。
【0044】
以上説明したように、遅延器を含まない第１のループによる発振周波数と、遅延器を含んだ第２のループによる発振周波数を求め、これらの値を用いることで、発振周波数の次数が不明であっても測定対象物１０００の寸法を推定することができる。
【0045】
ここで、実施の形態１に係る測定装置の変形例を説明する。
測定装置において信号処理部１００が切り替え部３０を制御する第１変形例を説明する。
図１４は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第１変形例である。
図１４に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、増幅器５０、および、信号処理部１００Ａ、を含み構成されている。
測定装置において信号処理部１００が切り替え部３０を制御する第１変形例を説明する。
図１４は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第１変形例である。
図１４に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０、増幅器５０、および、信号処理部１００Ａ、を含み構成されている。
【0046】
信号処理部１００Ａは、ループの切り替えを制御する。具体的には、 前記信号処理部１００Ａは、さらに、切り替え部３０に対して切り替え指令を出力する。
図１５は、実施の形態１の第１変形例に係る測定装置における信号処理部１００の構成例を示す図である。
信号処理部１００は、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、切り替え指令部１４０、を含み構成されている。
切り替え指令部１４０は、第１のループおよび第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える指令信号を生成して出力する。
具体的には、切り替え指令部１４０は、例えば第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
また、切り替え指令部１４０は、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、切り替え指令部１４０は、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
図１５は、実施の形態１の第１変形例に係る測定装置における信号処理部１００の構成例を示す図である。
信号処理部１００は、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、切り替え指令部１４０、を含み構成されている。
切り替え指令部１４０は、第１のループおよび第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える指令信号を生成して出力する。
具体的には、切り替え指令部１４０は、例えば第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
また、切り替え指令部１４０は、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、切り替え指令部１４０は、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
【0047】
発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、および、測定値算出部１３０、は、さらに、切り替え指令部１４０による切り替え指令と連動して動作する。
発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させ、また、切り替え指令により第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
音速取得部１２０は、切り替え指令が出力されると測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を予め取得して保持しておき、切り替え指令が出力されると出力するようにしてもよい。
測定値算出部１３０は、上述した測定値算出部１３０と同様であるため、詳細な説明を省略する。
発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させ、また、切り替え指令により第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
音速取得部１２０は、切り替え指令が出力されると測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を予め取得して保持しておき、切り替え指令が出力されると出力するようにしてもよい。
測定値算出部１３０は、上述した測定値算出部１３０と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0048】
切り替え部３０は、信号処理部１００からの切り替え指令を受けて、第１のループおよび第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える。
【0049】
第１変形例に係る信号処理部１００Ａの処理を説明する。
図１６は、実施の形態１の第１変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ａの処理の一例を示すフローチャートである。
図１６は、実施の形態１の第１変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ａの処理の一例を示すフローチャートである。
【0050】
測定装置が測定処理を開始すると、測定装置における信号処理部１００Ａは、処理を開始する。
信号処理部１００Ａは、第１のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ２００）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける切り替え指令部１４０は、第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
信号処理部１００Ａは、第１のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ２００）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける切り替え指令部１４０は、第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
【0051】
信号処理部１００Ａは、第１発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ２１０）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
【0052】
信号処理部１００Ａは、第２のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ２２０）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける切り替え指令部１４０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける切り替え指令部１４０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
【0053】
信号処理部１００Ａは、第２発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ２３０）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける発振周波数算出部１１０は、第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける発振周波数算出部１１０は、第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
【0054】
信号処理部１００Ａは、音速取得処理を実行する（ステップＳＴ２４０）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
【0055】
信号処理部１００Ａは、測定値算出処理を実行する（ステップＳＴ２５０）。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
具体的には、信号処理部１００Ａにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
【0056】
信号処理部１００Ａは、測定値を出力すると、処理を終了する。
【0057】
このように構成することにより、測定装置は、測定に係る処理のタイミングを信号処理部１００で制御でき、測定対象物１０００に対する測定がより容易になるという効果がある。
【0058】
実施の形態１に係る測定装置の第２変形例を説明する。
ここまでの説明においては、２つの異なる発振ループを構成し、それぞれの発振周波数を用いて測定対象物１０００を測定する構成を説明したが、本開示の測定装置は、発振ループが２つに限定されるものではなく、３つ以上の発振ループを構成してもよい。
図１７は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第２変形例である。
第２変形例において、測定装置は、３つ以上の発振ループを切り替えることができるように構成されている。
ここまでの説明においては、２つの異なる発振ループを構成し、それぞれの発振周波数を用いて測定対象物１０００を測定する構成を説明したが、本開示の測定装置は、発振ループが２つに限定されるものではなく、３つ以上の発振ループを構成してもよい。
図１７は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第２変形例である。
第２変形例において、測定装置は、３つ以上の発振ループを切り替えることができるように構成されている。
【0059】
図１７に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－１、遅延器４０－２、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
すなわち、測定装置は、さらに、 複数個の遅延器（遅延器４０－１および遅延器４０－２）を備えて構成されている。
図１７に示す遅延器４０－１および遅延器４０－２は、それぞれの遅延量が異なる。具体的には、遅延器４０－１および遅延器４０－２は、与えられた電気信号の出力を遅らせる時間である遅延時間がそれぞれ異なるように構成されている。
すなわち、測定装置は、さらに、 複数個の遅延器（遅延器４０－１および遅延器４０－２）を備えて構成されている。
図１７に示す遅延器４０－１および遅延器４０－２は、それぞれの遅延量が異なる。具体的には、遅延器４０－１および遅延器４０－２は、与えられた電気信号の出力を遅らせる時間である遅延時間がそれぞれ異なるように構成されている。
【0060】
図１７に示す測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループ、および、複数の第２のループの中から１つのループに切り替えられるように構成されている。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、図１７における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１７における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－１、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。第２のループは、遅延器４０－１により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
例えば、図１７における第３のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－２、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第３のループは遅延器を含むループである。第３のループは、遅延器４０－２により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数および第２のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
測定装置における信号処理部１００は、それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物１０００の音速を用いて前記測定対象物１０００の寸法を算出する、
図１７に示す構成においては、信号処理部１００は、第１のループの発振による発振周波数ｆｐ、第２のループの発振による発振周波数ｆｐ´２、および、第３のループの発振による発振周波数ｆｐ´３、を求め、３つの発振周波数（ｆｐ，ｆｐ´２，ｆｐ´３）と、測定対象物１０００の音速とを用いて測定対象物１０００の寸法を求める。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、図１７における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１７における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－１、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。第２のループは、遅延器４０－１により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
例えば、図１７における第３のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－２、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第３のループは遅延器を含むループである。第３のループは、遅延器４０－２により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数および第２のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
測定装置における信号処理部１００は、それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物１０００の音速を用いて前記測定対象物１０００の寸法を算出する、
図１７に示す構成においては、信号処理部１００は、第１のループの発振による発振周波数ｆｐ、第２のループの発振による発振周波数ｆｐ´２、および、第３のループの発振による発振周波数ｆｐ´３、を求め、３つの発振周波数（ｆｐ，ｆｐ´２，ｆｐ´３）と、測定対象物１０００の音速とを用いて測定対象物１０００の寸法を求める。
【0061】
実施の形態１に係る測定装置の第３変形例を説明する。
測定装置は、第２変形例に対し、さらに、信号処理部１００が切り替え部３０を制御するように構成されていてもよい。
図１８は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第３変形例である。
第３変形例において、測定装置は、３つ以上の発振ループの切り替えを制御するように構成されている。
測定装置は、第２変形例に対し、さらに、信号処理部１００が切り替え部３０を制御するように構成されていてもよい。
図１８は、実施の形態１に係る測定装置の構成の第３変形例である。
第３変形例において、測定装置は、３つ以上の発振ループの切り替えを制御するように構成されている。
【0062】
図１８に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、複数の遅延器４０（遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋ）、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
すなわち、測定装置は、さらに、複数個の遅延器（遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋ）を備えて構成されている。
図１８に示す遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋは、それぞれの遅延量が異なる。具体的には、遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋは、与えられた電気信号の出力を遅らせる時間である遅延時間がそれぞれ異なるように構成されている。
すなわち、測定装置は、さらに、複数個の遅延器（遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋ）を備えて構成されている。
図１８に示す遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋは、それぞれの遅延量が異なる。具体的には、遅延器４０－１、・・・、遅延器４０－ｋは、与えられた電気信号の出力を遅らせる時間である遅延時間がそれぞれ異なるように構成されている。
【0063】
図１８に示す測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループ、および、複数の第２のループの中から１つのループに切り替えられるように構成されている。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、・・・、「第（ｋ＋１）のループ」（ｋは、ｋ≧１）のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、図１８における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１８における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－１、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。第２のループは、遅延器４０－１により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
例えば、図１８における第（ｋ＋１）のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－ｋ、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第（ｋ＋１）のループは遅延器を含むループである。第（ｋ＋１）のループは、遅延器４０－ｋにより出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数、および、第２のループの発振周波数、を含む他のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、・・・、「第（ｋ＋１）のループ」（ｋは、ｋ≧１）のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、図１８における第１のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第１のループは遅延器を含まないループである。
例えば、図１８における第２のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－１、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第２のループは遅延器を含むループである。第２のループは、遅延器４０－１により出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
例えば、図１８における第（ｋ＋１）のループは、送信部１０、受信部２０、切り替え部３０、遅延器４０－ｋ、および、増幅器５０、から構成される発振ループである。第（ｋ＋１）のループは遅延器を含むループである。第（ｋ＋１）のループは、遅延器４０－ｋにより出力タイミングが変更された電気信号によって第１のループの発振周波数、および、第２のループの発振周波数、を含む他のループの発振周波数とは異なる発振周波数で発振する。
【0064】
測定装置における信号処理部１００Ｂは、それぞれ異なる遅延時間になるように遅延器を含んで構成される複数の第２のループごとに第２発振周波数を算出し、第１発振周波数、複数の第２発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて測定対象物１０００の寸法を算出する。
図１８に示す構成においては、信号処理部１００Ｂは、第１のループの発振による発振周波数ｆｐ、第２のループの発振による発振周波数ｆｐ´２、・・・、および、第（ｋ＋１）のループの発振による発振周波数ｆｐｋ、を求め、３つの発振周波数（ｆｐ，ｆｐ´２，・・・，ｆｐ´（ｋ＋１））と、測定対象物１０００の音速とを用いて測定対象物１０００の寸法を求める。
図１８に示す構成においては、信号処理部１００Ｂは、第１のループの発振による発振周波数ｆｐ、第２のループの発振による発振周波数ｆｐ´２、・・・、および、第（ｋ＋１）のループの発振による発振周波数ｆｐｋ、を求め、３つの発振周波数（ｆｐ，ｆｐ´２，・・・，ｆｐ´（ｋ＋１））と、測定対象物１０００の音速とを用いて測定対象物１０００の寸法を求める。
【0065】
信号処理部１００Ｂは、ループの切り替えを制御する。具体的には、信号処理部１００Ｂは、さらに、切り替え部３０に対して切り替え指令を出力する。
図１９は、実施の形態１の第３変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｂの構成例を示す図である。
信号処理部１００Ｂは、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、切り替え指令部１４０Ｂ、を含み構成されている。
切り替え指令部１４０Ｂは、第１のループ、第２のループ、・・・、第（ｋ＋１）のループの中から１つのループを構成するように切り替える指令信号を生成して出力する。
具体的には、切り替え指令部１４０Ｂは、例えば第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。次いで、切り替え指令部１４０Ｂは、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間をそれぞれ空けて、第（ｋ＋１）のループまですべてのループに切り替える処理が終わるまでそれぞれ指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
また、切り替え指令部１４０Ｂは、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、切り替え指令部１４０Ｂは、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
図１９は、実施の形態１の第３変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｂの構成例を示す図である。
信号処理部１００Ｂは、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、切り替え指令部１４０Ｂ、を含み構成されている。
切り替え指令部１４０Ｂは、第１のループ、第２のループ、・・・、第（ｋ＋１）のループの中から１つのループを構成するように切り替える指令信号を生成して出力する。
具体的には、切り替え指令部１４０Ｂは、例えば第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するように切り替える第２の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。次いで、切り替え指令部１４０Ｂは、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間をそれぞれ空けて、第（ｋ＋１）のループまですべてのループに切り替える処理が終わるまでそれぞれ指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
また、切り替え指令部１４０Ｂは、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、切り替え指令部１４０Ｂは、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
【0066】
発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、および、測定値算出部１３０、は、さらに、切り替え指令部１４０Ｂによる切り替え指令と連動して動作する。
発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
また、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。同様に、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第３のループに切り替えられた状態において、第３のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。同様に、また、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
また、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第２のループに切り替えられた状態において、第２のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。同様に、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第３のループに切り替えられた状態において、第３のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。同様に、また、発振周波数算出部１１０は、切り替え指令により第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
【0067】
音速取得部１２０は、切り替え指令が出力されると測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を予め取得して保持しておき、切り替え指令が出力されると出力するようにしてもよい。
【0068】
測定値算出部１３０は、上述した測定値算出部１３０と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0069】
切り替え部３０は、信号処理部１００からの切り替え指令を受けて、第１のループおよび複数の第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える。
具体的には、 切り替え部３０は、信号処理部１００からの切り替え指令を受けて、第１のループ、第２のループ、・・・、および、第（ｋ＋１）のループ（第１のループおよび複数の第２のループ）の中から１つのループを構成するように切り替える。
具体的には、 切り替え部３０は、信号処理部１００からの切り替え指令を受けて、第１のループ、第２のループ、・・・、および、第（ｋ＋１）のループ（第１のループおよび複数の第２のループ）の中から１つのループを構成するように切り替える。
【0070】
第３変形例に係る信号処理部１００Ｂの処理を説明する。
図２０は、実施の形態１の第３変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｂの処理の一例を示すフローチャートである。
図２０は、実施の形態１の第３変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｂの処理の一例を示すフローチャートである。
【0071】
測定装置が測定処理を開始すると、測定装置における信号処理部１００Ｂは、処理を開始する。
信号処理部１００Ｂは、第１のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ３００）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける切り替え指令部１４０Ｂは、第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
信号処理部１００Ｂは、第１のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ３００）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける切り替え指令部１４０Ｂは、第１のループを構成するように切り替える第１の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
【0072】
信号処理部１００Ｂは、第１発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ３１０）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
【0073】
信号処理部１００Ｂは、変数ｋを１（ｋ＝１）に設定する（ステップＳＴ３２０）。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）する（ステップＳＴ３３０）。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）する（ステップＳＴ３３０）。
【0074】
信号処理部１００Ｂは、第（ｋ＋１）のループ切り替え処理を実行する（ステップＳＴ３４０）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける切り替え指令部１４０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第（ｋ＋１）のループを構成するように切り替える第（ｋ＋１）の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける切り替え指令部１４０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第（ｋ＋１）のループを構成するように切り替える第（ｋ＋１）の指令信号を生成して切り替え部３０へ出力する。
【0075】
信号処理部１００Ｂは、第（ｋ＋１）発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ３５０）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける発振周波数算出部１１０は、第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる第（ｋ＋１）発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したかを判定する（ステップＳＴ３６０）。最大値ｋｍａｘは、例えば予め決められた測定に用いることが設定されているループの数である。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達していないと判定した場合（ステップＳＴ３６０“ＮＯ”）、ステップＳＴ３３０の処理に移行して以降の処理を繰り返す。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したと判定した場合（ステップＳＴ３６０“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ３７０の処理に移行する。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける発振周波数算出部１１０は、第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる第（ｋ＋１）発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したかを判定する（ステップＳＴ３６０）。最大値ｋｍａｘは、例えば予め決められた測定に用いることが設定されているループの数である。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達していないと判定した場合（ステップＳＴ３６０“ＮＯ”）、ステップＳＴ３３０の処理に移行して以降の処理を繰り返す。
信号処理部１００Ｂは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したと判定した場合（ステップＳＴ３６０“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ３７０の処理に移行する。
【0076】
信号処理部１００Ｂは、音速取得処理を実行する（ステップＳＴ３７０）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
【0077】
信号処理部１００Ｂは、測定値算出処理を実行する（ステップＳＴ３８０）。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
具体的には、信号処理部１００Ｂにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
【0078】
信号処理部１００Ｂは、測定値を出力すると、処理を終了する。
【0079】
上述の測定装置は、
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えるように構成した。
これにより、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えるように構成した。
これにより、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0080】
上述の測定装置は、さらに、
複数個の前記遅延器を備え、
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
ように構成した。
本開示により、さらに、精度よく測定対象物の測定が可能な測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
複数個の前記遅延器を備え、
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
ように構成した。
本開示により、さらに、精度よく測定対象物の測定が可能な測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0081】
上述の測定装置は、さらに、
前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える切り替え部を備えるように構成した。
本開示により、複数のループを切り替えることを容易にする、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える切り替え部を備えるように構成した。
本開示により、複数のループを切り替えることを容易にする、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0082】
上述の測定装置は、さらに、
前記信号処理部は、さらに、前記切り替え部に対して切り替え指令を出力し、
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
ように構成した。
本開示により、測定に係る処理のタイミングを信号処理部で制御でき、測定対象物に対する測定がより容易になる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
前記信号処理部は、さらに、前記切り替え部に対して切り替え指令を出力し、
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
ように構成した。
本開示により、測定に係る処理のタイミングを信号処理部で制御でき、測定対象物に対する測定がより容易になる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0083】
上述の測定装置は、さらに、
前記遅延器は、フィルタ回路である、
ように構成した。
本開示により、フィルタ回路を遅延器として用いた構成の測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
前記遅延器は、フィルタ回路である、
ように構成した。
本開示により、フィルタ回路を遅延器として用いた構成の測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0084】
上述の測定方法は、
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えるように構成した。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定方法を提供することができる、という効果を奏する。
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えるように構成した。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定方法を提供することができる、という効果を奏する。
【0085】
実施の形態２．
実施の形態２は、可変遅延器を用いて複数のループおよびループの切り替えを実現する
形態である。
実施の形態２の説明においては、実施の形態１において説明した構成についての説明を、適宜省略する。
実施の形態２は、可変遅延器を用いて複数のループおよびループの切り替えを実現する
形態である。
実施の形態２の説明においては、実施の形態１において説明した構成についての説明を、適宜省略する。
【0086】
図２１は、本開示の実施の形態２に係る測定装置の構成例を示す図である。
実施の形態２に係る測定装置は、実施の形態１に係る測定装置における切り替え部３０および遅延器４０に対して異なる構成を有している。
図２１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、遅延器４２、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
実施の形態１に説明した測定装置に対し、図２１に示す測定装置は、切り替え部３０を備えていない。同様に、図２１に示す測定装置の遅延器４２は、可変遅延器である。同様に、図２１に示す測定装置により構成される発振ループは、見た目において１つである。
図２１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、および、増幅器５０、が、実施の形態１において説明した送信部１０、受信部２０、および、増幅器５０の内容と同様であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
実施の形態２に係る測定装置は、実施の形態１に係る測定装置における切り替え部３０および遅延器４０に対して異なる構成を有している。
図２１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、遅延器４２、増幅器５０、および、信号処理部１００、を含み構成されている。
実施の形態１に説明した測定装置に対し、図２１に示す測定装置は、切り替え部３０を備えていない。同様に、図２１に示す測定装置の遅延器４２は、可変遅延器である。同様に、図２１に示す測定装置により構成される発振ループは、見た目において１つである。
図２１に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、および、増幅器５０、が、実施の形態１において説明した送信部１０、受信部２０、および、増幅器５０の内容と同様であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
【0087】
遅延器４２は、 与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できるように構成されている。また、遅延器４２は、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能に構成されている。
遅延器４２は、上記機能を有するフィルタ回路から構成されるものであってもよい。
遅延器４２は、当該遅延器の外部からの指令により、遅延時間が変更される。
遅延器４２は、指令に応じて２つ以上の遅延時間を変更できる。この場合、測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループ、および、複数の第２のループの中から１つのループに切り替えられるように構成される。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、・・・、「第（ｋ＋１）のループ」（ｋは、ｋ≧１）のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、遅延器４２が指令に応じて３つの遅延時間を変更する場合、測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、第１のループ、第２のループ、および、第３のループといった３つのループにそれぞれ切り替えることができ、３つの発振周波数を用いてより精度よく測定することができる。
図２１に示す遅延器４２は、当該遅延器４２の入力端子が受信部２０の出力端子に接続され、また、当該遅延器４２の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続されている。
遅延器４２は、上記機能を有するフィルタ回路から構成されるものであってもよい。
遅延器４２は、当該遅延器の外部からの指令により、遅延時間が変更される。
遅延器４２は、指令に応じて２つ以上の遅延時間を変更できる。この場合、測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、それぞれ異なる発振周波数で発振する第１のループ、および、複数の第２のループの中から１つのループに切り替えられるように構成される。
複数の第２のループは、説明をわかりやすくするため、適宜、「第２のループ」、「第３のループ」、・・・、「第（ｋ＋１）のループ」（ｋは、ｋ≧１）のようにそれぞれの名称における数字を変えて区別して説明する。
例えば、遅延器４２が指令に応じて３つの遅延時間を変更する場合、測定装置は、測定対象物１０００を測定する状態において、第１のループ、第２のループ、および、第３のループといった３つのループにそれぞれ切り替えることができ、３つの発振周波数を用いてより精度よく測定することができる。
図２１に示す遅延器４２は、当該遅延器４２の入力端子が受信部２０の出力端子に接続され、また、当該遅延器４２の出力端子が増幅器５０の入力端子に接続されている。
【0088】
信号処理部１００は、発振ループによる異なる発振状態の発振周波数をそれぞれ算出し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を求める。
図２１に示す信号処理部１００は、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４２、および、増幅器５０から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、遅延器４２により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
図２１に示す信号処理部１００は、増幅器５０と送信部１０との間から分岐して接続されている。
図２１に示す信号処理部１００は、図１に説明した信号処理部１００と同様であるため、ここではさらに詳細な説明を省略する。
図２１に示す信号処理部１００は、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４２、および、増幅器５０から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、遅延器４２により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
図２１に示す信号処理部１００は、増幅器５０と送信部１０との間から分岐して接続されている。
図２１に示す信号処理部１００は、図１に説明した信号処理部１００と同様であるため、ここではさらに詳細な説明を省略する。
【0089】
実施の形態１の測定装置においては、ループを切り替えることで複数の発振周波数を得られるようにしたものであるのに対し、実施の形態２の測定装置においては、遅延器による遅延時間を変更することで複数の発振周波数を得られるようにしたものである。
実施の形態２の測定装置の処理は、実施の形態１に説明した測定装置の処理と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
実施の形態２の測定装置の処理は、実施の形態１に説明した測定装置の処理と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【0090】
このように構成することにより、実施の形態１の測定装置と同様に、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物１０００を精度よく測定できる。また、実施の形態１の測定装置に対してループを少なく構成することができ、小型化を実現できる。
【0091】
実施の形態２に係る測定装置の変形例を説明する。
測定装置は、信号処理部が遅延器を制御するように構成されていてもよい。
図２２は、実施の形態２に係る測定装置の構成の変形例を示す図である。
図２２に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、遅延器４２、増幅器５０、および、信号処理部１００Ｃ、を含み構成されている。
信号処理部１００Ｃは、さらに、遅延器４２に対して遅延時間指令を出力する機能を有する。
遅延器４２は、さらに、信号処理部１００Ｃからの遅延時間指令を受けて、遅延時間を変更するように構成される。
図２３は、実施の形態２の変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｃの構成例を示す図である。
信号処理部１００Ｃは、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４２、および、増幅器５０から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、遅延器４２により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
信号処理部１００Ｃは、遅延器４２を制御することで複数のループを切り替える。具体的には、 信号処理部１００Ｃは、さらに、遅延器４２に対して遅延時間指令を出力する。
信号処理部１００Ｃは、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、遅延時間指令部１５０、を含み構成されている。
遅延時間指令部１５０は、図示しない記憶部等に記憶された複数の遅延時間情報を参照し、遅延時間情報に示される遅延時間ごとに遅延時間指令を示す指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
具体的には、遅延時間指令部１５０は、例えば第１のループを構成するような遅延時間を示す第１の指令信号を生成して遅延器４２へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するような遅延時間を示す第２の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。次いで、遅延時間指令部１５０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間をそれぞれ空けて、第（ｋ＋１）のループまですべてのループに切り替える処理が終わるまでそれぞれ指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
また、遅延時間指令部１５０は、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、遅延時間指令部１５０は、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
測定装置は、信号処理部が遅延器を制御するように構成されていてもよい。
図２２は、実施の形態２に係る測定装置の構成の変形例を示す図である。
図２２に示す測定装置は、送信部１０、受信部２０、遅延器４２、増幅器５０、および、信号処理部１００Ｃ、を含み構成されている。
信号処理部１００Ｃは、さらに、遅延器４２に対して遅延時間指令を出力する機能を有する。
遅延器４２は、さらに、信号処理部１００Ｃからの遅延時間指令を受けて、遅延時間を変更するように構成される。
図２３は、実施の形態２の変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｃの構成例を示す図である。
信号処理部１００Ｃは、 送信部１０、測定対象物１０００、受信部２０、遅延器４２、および、増幅器５０から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、遅延器４２により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を算出する。
信号処理部１００Ｃは、遅延器４２を制御することで複数のループを切り替える。具体的には、 信号処理部１００Ｃは、さらに、遅延器４２に対して遅延時間指令を出力する。
信号処理部１００Ｃは、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、および、遅延時間指令部１５０、を含み構成されている。
遅延時間指令部１５０は、図示しない記憶部等に記憶された複数の遅延時間情報を参照し、遅延時間情報に示される遅延時間ごとに遅延時間指令を示す指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
具体的には、遅延時間指令部１５０は、例えば第１のループを構成するような遅延時間を示す第１の指令信号を生成して遅延器４２へ出力し、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第２のループを構成するような遅延時間を示す第２の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。次いで、遅延時間指令部１５０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間をそれぞれ空けて、第（ｋ＋１）のループまですべてのループに切り替える処理が終わるまでそれぞれ指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
また、遅延時間指令部１５０は、指令信号を出力したことを、発振周波数算出部１１０へ通知する。この際に、遅延時間指令部１５０は、併せて、どのループに切り替えたかを示すループ識別情報を通知する。
【0092】
実施の形態２の変形例に係る信号処理部１００Ｃの処理を説明する。
図２４は、実施の形態２の変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｃの処理の一例を示すフローチャートである。
図２４は、実施の形態２の変形例に係る測定装置における信号処理部１００Ｃの処理の一例を示すフローチャートである。
【0093】
測定装置が測定処理を開始すると、測定装置における信号処理部１００Ｃは、処理を開始する。
信号処理部１００Ｃは、第１の遅延時間指令処理を実行する（ステップＳＴ４００）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける遅延時間指令部１５０は、第１のループを構成するような遅延時間を示す第１の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
信号処理部１００Ｃは、第１の遅延時間指令処理を実行する（ステップＳＴ４００）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける遅延時間指令部１５０は、第１のループを構成するような遅延時間を示す第１の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
【0094】
信号処理部１００Ｃは、第１発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ４１０）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける発振周波数算出部１１０は、第１のループに切り替えられた状態において、第１のループによる発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
【0095】
信号処理部１００Ｃは、変数ｋを１（ｋ＝１）に設定する（ステップＳＴ４２０）。
次いで、信号処理部１００Ｃは、変数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）する（ステップＳＴ４３０）。
次いで、信号処理部１００Ｃは、変数ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）する（ステップＳＴ４３０）。
【0096】
信号処理部１００Ｃは、第（ｋ＋１）の遅延時間指令処理を実行する（ステップＳＴ４４０）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける遅延時間指令部１５０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第（ｋ＋１）のループを構成するような遅延時間を示す第（ｋ＋１）の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける遅延時間指令部１５０は、発振周波数算出部１１０による発振周波数算出処理に要する所定時間を空けて、第（ｋ＋１）のループを構成するような遅延時間を示す第（ｋ＋１）の指令信号を生成して遅延器４２へ出力する。
【0097】
信号処理部１００Ｃは、第（ｋ＋１）発振周波数算出処理を実行する（ステップＳＴ４５０）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける発振周波数算出部１１０は、第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる第（ｋ＋１）発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したかを判定する（ステップＳＴ４６０）。最大値ｋｍａｘは、例えば予め決められた測定に用いることが設定されているループの数である。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達していないと判定した場合（ステップＳＴ４６０“ＮＯ”）、ステップＳＴ４３０の処理に移行して以降の処理を繰り返す。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したと判定した場合（ステップＳＴ４６０“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ４７０の処理に移行する。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける発振周波数算出部１１０は、第（ｋ＋１）のループに切り替えられた状態において、第（ｋ＋１）のループによる第（ｋ＋１）発振周波数を算出して図示しない記憶部に記憶させる。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したかを判定する（ステップＳＴ４６０）。最大値ｋｍａｘは、例えば予め決められた測定に用いることが設定されているループの数である。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達していないと判定した場合（ステップＳＴ４６０“ＮＯ”）、ステップＳＴ４３０の処理に移行して以降の処理を繰り返す。
信号処理部１００Ｃは、変数ｋが最大値ｋｍａｘに到達したと判定した場合（ステップＳＴ４６０“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ４７０の処理に移行する。
【0098】
信号処理部１００Ｃは、音速取得処理を実行する（ステップＳＴ４７０）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける音速取得部１２０は、測定対象物１０００の音速を取得する。音速取得部１２０は、取得した音速を測定値算出部１３０へ出力する。
【0099】
信号処理部１００Ｃは、測定値算出処理を実行する（ステップＳＴ４８０）。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
具体的には、信号処理部１００Ｃにおける測定値算出部１３０は、発振周波数算出部１１０により算出された複数の発振周波数、および、音速取得部１２０により取得された測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の測定値を算出する。
さらに具体的には、測定値算出部１３０は、複数の発振周波数をそれぞれ取得し、測定対象物１０００の音速を取得し、複数の発振周波数および測定対象物１０００の音速を用いて、測定対象物１０００の寸法を測定値として算出する。
【0100】
信号処理部１００Ｃは、測定値を出力すると、処理を終了する。
【0101】
この装置構成であれば、遅延量を信号処理部１００Ｃで制御できるという効果がある。
【0102】
上述の測定装置は、
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0103】
上述の測定装置は、さらに、
前記信号処理部は、さらに、前記遅延器に対して遅延時間指令を出力し、
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
ように構成した。
本開示により、さらに、測定に係る処理のタイミングを信号処理部で制御でき、測定対象物に対する測定がより容易になる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
前記信号処理部は、さらに、前記遅延器に対して遅延時間指令を出力し、
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
ように構成した。
本開示により、さらに、測定に係る処理のタイミングを信号処理部で制御でき、測定対象物に対する測定がより容易になる、測定装置を提供することができる、という効果を奏する。
【0104】
上述の測定方法は、
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えるように構成した。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定方法を提供することができる、という効果を奏する。
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えるように構成した。
本開示により、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できる、測定方法を提供することができる、という効果を奏する。
【0105】
ここで、本開示に係る測定装置の機能を実現するハードウェア構成を説明する。
図２５は、本開示に係る測定装置における信号処理部の機能を実現するためのハードウェア構成の第１の例を示す図である。
図２６は、本開示に係る測定装置における信号処理部の機能を実現するためのハードウェア構成の第２の例を示す図である。
本開示の測定装置における信号処理部は、図２５または図２６に示されるようなハードウェアにより実現される。
図２５は、本開示に係る測定装置における信号処理部の機能を実現するためのハードウェア構成の第１の例を示す図である。
図２６は、本開示に係る測定装置における信号処理部の機能を実現するためのハードウェア構成の第２の例を示す図である。
本開示の測定装置における信号処理部は、図２５または図２６に示されるようなハードウェアにより実現される。
【0106】
測定装置における信号処理部は、図２５に示すように、例えばプロセッサ１０００１、メモリ１０００２、入出力インタフェース１０００３、およびにより構成される。
プロセッサ１０００１、メモリ１０００２は、例えば、コンピュータに搭載されているものである。
メモリ１０００２には、当該コンピュータを、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部として機能させるためのプログラムが記憶されている。メモリ１０００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００１が読み出して実行することにより、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、
および、図示しない制御部の機能が実現される。
また、メモリ１０００２または図示しない他のメモリにより、図示しない記憶部が実現される。
プロセッサ１０００１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いたものである。
メモリ１０００２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の光ディスクであってもよいし、光磁気ディスクであってもよい。
プロセッサ１０００１とメモリ１０００２とは、相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。また、プロセッサ１０００１とメモリ１０００２とは、入出力インタフェース１０００３を介して他のハードウェアと相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。
プロセッサ１０００１、メモリ１０００２は、例えば、コンピュータに搭載されているものである。
メモリ１０００２には、当該コンピュータを、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部として機能させるためのプログラムが記憶されている。メモリ１０００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００１が読み出して実行することにより、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、
および、図示しない制御部の機能が実現される。
また、メモリ１０００２または図示しない他のメモリにより、図示しない記憶部が実現される。
プロセッサ１０００１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いたものである。
メモリ１０００２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の光ディスクであってもよいし、光磁気ディスクであってもよい。
プロセッサ１０００１とメモリ１０００２とは、相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。また、プロセッサ１０００１とメモリ１０００２とは、入出力インタフェース１０００３を介して他のハードウェアと相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。
【0107】
または、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部の機能は、図２６に示すように、専用の処理回路２０００１により実現されるものであっても良い。
処理回路２０００１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）またはシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いたものである。
また、メモリ２０００２または図示しない他のメモリにより、図示しない記憶部が実現される。
メモリ２０００２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の光ディスクであってもよいし、光磁気ディスクであってもよい。
処理回路２０００１とメモリ２０００２とは、相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。また、処理回路２０００１とメモリ２０００２とは、入出力インタフェース２０００３を介して他のハードウェアと相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。
なお、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部の機能をそれぞれ別の処理回路で実現しても良いし、まとめて処理回路で実現しても良い。
処理回路２０００１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）またはシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いたものである。
また、メモリ２０００２または図示しない他のメモリにより、図示しない記憶部が実現される。
メモリ２０００２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の光ディスクであってもよいし、光磁気ディスクであってもよい。
処理回路２０００１とメモリ２０００２とは、相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。また、処理回路２０００１とメモリ２０００２とは、入出力インタフェース２０００３を介して他のハードウェアと相互にデータを伝送することが可能な状態に接続されている。
なお、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部の機能をそれぞれ別の処理回路で実現しても良いし、まとめて処理回路で実現しても良い。
【0108】
または、信号処理部１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ、発振周波数算出部１１０、音速取得部１２０、測定値算出部１３０、測定値候補抽出部１３１、測定値決定部１３２、切り替え指令部１４０，１４０Ｂ、遅延時間指令部１５０、および、図示しない制御部のうちの一部の機能がプロセッサ１０００１およびメモリ１０００２により実現され、かつ、残りの機能が処理回路２０００１により実現されるものであっても良い。
【0109】
なお、本開示は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【0110】
本開示に係る構成および構成の組み合わせ例について、以下に整理して記載する。
【0111】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（１）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
（１）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数と、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
【0112】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（２）
複数個の前記遅延器を備え、
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
（１）に記載の測定装置。
（２）
複数個の前記遅延器を備え、
前記信号処理部は、
それぞれ異なる遅延時間になるように前記遅延器を含んで構成される複数の前記第２のループごとに前記第２発振周波数を算出し、前記第１発振周波数、複数の前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて前記測定対象物の寸法を算出する、
（１）に記載の測定装置。
【0113】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（３）
前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える切り替え部を備えた、
（１）または（２）に記載の測定装置。
（３）
前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える切り替え部を備えた、
（１）または（２）に記載の測定装置。
【0114】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（４）
前記信号処理部は、さらに、前記切り替え部に対して切り替え指令を出力し、
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
（３）に記載の測定装置。
（４）
前記信号処理部は、さらに、前記切り替え部に対して切り替え指令を出力し、
前記切り替え部は、前記信号処理部からの切り替え指令を受けて、前記第１のループおよび前記第２のループの中から１つのループを構成するように切り替える、
（３）に記載の測定装置。
【0115】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（５）
前記遅延器は、フィルタ回路である、ように構成した。
（５）
前記遅延器は、フィルタ回路である、ように構成した。
【0116】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（６）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
（６）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出し、当該遅延時間ごとの発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する信号処理部と、
を備えた測定装置。
【0117】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（７）
前記信号処理部は、さらに、前記遅延器に対して遅延時間指令を出力し、
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
（６）に記載の測定装置。
（７）
前記信号処理部は、さらに、前記遅延器に対して遅延時間指令を出力し、
前記遅延器は、前記信号処理部からの遅延時間指令を受けて、前記遅延時間を変更する、
（６）に記載の測定装置。
【0118】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（８）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
（８）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力できる遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、および、前記増幅器から構成される第１のループにより発振した状態における第１発振周波数を算出する第１発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成される第２のループにより発振した状態における第２発振周波数を算出する第２発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記第１発振周波数、前記第２発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
【0119】
本開示の構成例は、以下のとおりである。
（９）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
（９）
電気信号を受けて駆動し、当該電気信号に基づく超音波を測定対象物に伝搬させる送信部と、
前記測定対象物において伝搬された超音波を受けて、当該超音波を電気信号に変換して出力する受信部と、
与えられた電気信号を時間的に遅らせて出力する遅延器であって、与えられた電気信号を遅らせる時間である遅延時間を変更可能な前記遅延器と、
与えられた電気信号を増幅して出力する増幅器と、
を用いて前記測定対象物を測定する測定装置による測定方法であって、
前記測定装置が、前記送信部、前記測定対象物、前記受信部、前記遅延器、および、前記増幅器から構成されるループにより発振した状態における発振周波数を、前記遅延器により変更された遅延時間ごとに算出する発振周波数算出ステップと、
前記測定装置が、前記発振周波数算出ステップにおいて遅延時間ごとに算出された発振周波数である複数の発振周波数、および、前記測定対象物の音速を用いて、前記測定対象物の寸法を算出する測定値算出ステップと、
を備えた測定方法。
【0120】
本開示に係る測定装置は、発振周波数の次数が不明である場合においても、測定対象物を精度よく測定できるように構成したので、例えば、超音波を用いて測定対象物を測定する測定装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【0121】
１０ 送信部、２０ 受信部、３０ 切り替え部、４０，４０－１，４０－２，・・・，４０－ｋ 遅延器、４２ 遅延器（可変遅延器）、５０ 増幅器、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 信号処理部、１１０ 発振周波数算出部、１２０ 音速取得部、１３０ 測定値算出部、１３１ 測定値候補抽出部、１３２ 測定値決定部、１４０，１４０Ｂ 切り替え指令部、１５０ 遅延時間指令部、１０００ 測定対象物、１０００１ プロセッサ、１０００２ メモリ、１０００３ 入出力インタフェース、２０００１ 処理回路、２０００２ メモリ、２０００３ 入出力インタフェース。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】