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JP4700475B2 - Elastic constant measuring device, elastic constant measuring method, program, and computer-readable storage medium - Google Patents
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Description

本発明は、超音波を用いて多結晶体の弾性定数を計測する弾性定数計測装置、弾性定数計測方法、当該弾性定数計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。   The present invention relates to an elastic constant measuring apparatus for measuring an elastic constant of a polycrystalline body using ultrasonic waves, an elastic constant measuring method, a program for causing a computer to execute the elastic constant measuring method, and a computer-readable computer storing the program The present invention relates to a storage medium.

従来、鋼板等の集合組織を有する材料(以下では多結晶体ともいう)における弾性定数を計測する方法としては、例えば、測定子が被測定物に接触しない非接触法の一種である電磁超音波法を用いた計測が考えられている。   Conventionally, as a method for measuring an elastic constant in a material having a texture such as a steel plate (hereinafter also referred to as a polycrystal), for example, electromagnetic ultrasonic waves, which is a kind of non-contact method in which a probe does not contact an object to be measured Measurement using the method is considered.

下記の非特許文献1では、圧延により作成した金属板(被計測板)において、電磁超音波法を用いて発生した、板厚方向に伝播する縦波超音波、被計測板の長手方向(圧延方向)に偏波する横波超音波、被計測板の幅方向に偏波する横波超音波、及び、被計測板の表面に対して平行に変位する2種類の表面超音波(以下、この被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を、「表面SH波」と称する)の各超音波における音速を測定し、測定した各音速値に基づいて多結晶体の弾性定数を算出するものである。   In the following Non-Patent Document 1, in a metal plate (measurement plate) created by rolling, longitudinal wave ultrasonic waves propagated in the plate thickness direction generated using the electromagnetic ultrasonic method, the longitudinal direction of the measurement plate (rolling) Direction), transverse ultrasonic waves polarized in the width direction of the plate to be measured, and two types of surface ultrasonic waves that are displaced parallel to the surface of the plate to be measured (hereinafter, this measurement target) A surface ultrasonic wave that is displaced parallel to the surface of the plate is referred to as a “surface SH wave”, and the acoustic velocity of each ultrasonic wave is measured, and the elastic constant of the polycrystal is calculated based on the measured sound velocity values. Is.

下記の非特許文献2では、電磁超音波法を用いて被計測板に発生した、表面SH波を含む複数の表面超音波における音速を測定し、測定した各音速値に基づいて多結晶体の弾性定数を算出するものである。   In the following Non-Patent Document 2, the speed of sound in a plurality of surface ultrasonic waves including a surface SH wave generated on a measurement target plate using an electromagnetic ultrasonic method is measured, and based on each measured sound speed value, An elastic constant is calculated.

K.Kawashima,JASA,Vol.87,No.2,1990,p.681−690K. Kawashima, JASA, Vol. 87, no. 2, 1990, p. 681-690 H.Hirao etc.,“texture of polycrystalline metals characterized by ultrasonic velocity measurements”,J.Acoust.Soc.Am.,81(5),may,1987,p.1434−1440H. Hirao etc. , “Texture of polycrystallin metallized by ultrasonic velocity measurement”, J. et al. Acoustic. Soc. Am. 81 (5), may, 1987, p. 1434-1440

しかしながら、例えば、非接触法の別の一種であるレーザ超音波を用いた計測法では、被計測板の表面に、当該被計測板の表面に対して平行に変位する表面SH波を発生させることが原理的に難しいために、上述した非特許文献1及び非特許文献2による手法を用いて多結晶体の弾性定数を計測することが困難であった。一般的に、このレーザ超音波を用いた計測法は、電磁超音波を用いた計測法よりも測定子と被計測板との離隔距離を大きくとることができ、製造工程で使用する場合に、より好適であることが知られている。すなわち、近時においては、表面SH波を用いずに多結晶体の弾性定数を計測する手法の確立が強く望まれていた。   However, for example, in a measurement method using laser ultrasonic waves, which is another type of non-contact method, surface SH waves that are displaced parallel to the surface of the measurement target plate are generated on the surface of the measurement target plate. Is difficult in principle, it is difficult to measure the elastic constant of the polycrystalline body using the method described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 described above. In general, the measurement method using laser ultrasonic waves can take a larger distance between the measuring element and the measurement target plate than the measurement method using electromagnetic ultrasonic waves, and when used in the manufacturing process, It is known to be more suitable. That is, recently, it has been strongly desired to establish a method for measuring the elastic constant of a polycrystal without using surface SH waves.

本発明は上述の問題点にかんがみてなされたものであり、被計測板に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面SH波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is capable of measuring an elastic constant of a polycrystalline body without using a surface SH wave without contact with a measurement target plate and having a large separation distance. The purpose is to do.

本発明の弾性定数計測装置は、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生手段と、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出手段と、前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出手段とを有する。 The elastic constant measuring apparatus of the present invention includes an ultrasonic wave generating means for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement plate, and ultrasonic waves generated inside the measurement plate in the longitudinal direction of the measurement plate. Polarized first transverse wave ultrasonic wave, ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and polarized in the width direction of the measurement target plate, generated inside the measurement target plate Longitudinal ultrasonic waves propagated in the plate thickness direction of the plate to be measured and surface ultrasonic waves generated on the surface of the plate to be measured and displaced in the plate thickness direction. Ultrasonic detection means for detecting an ultrasonic wave, first sound velocity calculation means for calculating the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave detected by the ultrasonic wave detection means as a first sound velocity, and detection by the ultrasonic wave detection means Second sound velocity calculating means for calculating the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave as the second sound velocity. , The third sound speed calculating means for calculating the sound speed of the longitudinal ultrasonic wave detected by the ultrasonic detecting means as the third sound speed, and the sound speed of the surface ultrasonic wave displaced in the plate thickness direction detected by the ultrasonic detecting means. A fourth sound speed calculating means for calculating the sound speed as a fourth sound speed, and ultrasonic waves generated inside the measured board based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed. An elastic constant calculating means for calculating an elastic constant of the polycrystalline body constituting the measurement plate using a predetermined calculation formula without using surface ultrasonic waves that are displaced parallel to the surface of the measurement plate. Have

本発明の弾性定数計測方法は、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出ステップと、前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップとを有する。 The elastic constant measuring method of the present invention includes an ultrasonic wave generating step for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement target plate, and ultrasonic waves generated inside the measurement target plate in the longitudinal direction of the measurement target plate. Polarized first transverse wave ultrasonic wave, ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and polarized in the width direction of the measurement target plate, generated inside the measurement target plate Longitudinal ultrasonic waves propagated in the plate thickness direction of the plate to be measured and surface ultrasonic waves generated on the surface of the plate to be measured and displaced in the plate thickness direction. Ultrasonic wave detecting step for detecting ultrasonic waves, a first sound velocity calculating step for calculating the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a first sound velocity, and detecting in the ultrasonic wave detecting step Calculate the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave as the second sound velocity A second sound velocity calculating step, a third sound velocity calculating step for calculating a sound velocity of the longitudinal ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a third sound velocity, and a thickness direction detected in the ultrasonic wave detecting step. Based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed, a fourth sound speed calculating step for calculating the sound speed of the surface ultrasonic wave to be displaced as the fourth sound speed, and the inside of the measurement target plate The elastic constants of the polycrystals constituting the plate to be measured are determined using a predetermined calculation formula without using the surface ultrasonic waves generated parallel to the surface of the plate to be measured. And calculating an elastic constant.

本発明のプログラムは、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出ステップと、前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップとをコンピュータに実行させるためのものである。 The program of the present invention includes an ultrasonic wave generation step for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement plate, and an ultrasonic wave generated inside the measurement plate and polarized in the longitudinal direction of the measurement plate. The first transverse wave ultrasonic wave, the ultrasonic wave generated inside the measurement target plate, the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction of the measurement target plate, and the ultrasonic wave generated inside the measurement target plate The longitudinal ultrasonic wave propagated in the plate thickness direction of the plate to be measured and the ultrasonic waves generated on the surface of the plate to be measured and displaced in the plate thickness direction are ultrasonic waves. An ultrasonic detection step to detect; a first sound velocity calculation step to calculate the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detection step as a first sound velocity; and the second sound wave detected in the ultrasonic wave detection step. To calculate the sound velocity of the transverse wave ultrasonic wave as the second sound velocity. A sound velocity calculating step, a third sound velocity calculating step for calculating a sound velocity of the longitudinal ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a third sound velocity, and a surface displaced in the plate thickness direction detected in the ultrasonic wave detecting step. Based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed, a fourth sound speed calculation step that calculates the sound speed of the ultrasonic wave as the fourth sound speed, and generated inside the measured board. Elasticity that calculates the elastic constants of the polycrystals constituting the measurement plate using a predetermined formula without using ultrasonic waves that are displaced parallel to the surface of the measurement plate. The constant calculation step is for causing the computer to execute.

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムをコンピュータに読み取り可能に記憶する。   The computer-readable storage medium of the present invention stores the program in a computer-readable manner.

本発明によれば、被計測板に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面SH波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測することができる。   According to the present invention, the elastic constant of a polycrystal can be measured without using a surface SH wave without contact with the plate to be measured.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置の概略構成図である。
本実施形態の弾性定数計測装置は、図1に示すように、超音波発生用レーザ10と、超音波検出用レーザ20と、ヘッド部30と、干渉計(周波数変化検出手段)50と、光検出器60と、演算処理装置(第1〜第4音速算出手段及び弾性定数算出手段)70とを備えて構成されている。また、この弾性定数計測装置には、光学部品として、光ファイバ91a,91b及び91c、集光レンズ92等が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an elastic constant measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the elastic constant measuring apparatus of the present embodiment includes an ultrasonic generation laser 10, an ultrasonic detection laser 20, a head unit 30, an interferometer (frequency change detection means) 50, an optical A detector 60 and an arithmetic processing unit (first to fourth sound speed calculating means and elastic constant calculating means) 70 are provided. In addition, the elastic constant measuring apparatus is provided with optical fibers 91a, 91b and 91c, a condensing lens 92, and the like as optical components.

超音波発生用レーザ10は、被計測板101の内部及び表面に超音波を発生させるためのものである。超音波発生用レーザ10としては、例えばYAGレーザやCO2レーザなどの高エネルギーパルスレーザを使用する。超音波発生用レーザ10から発せられたレーザビームは、光ファイバ91aを介してヘッド部30に導かれる。 The ultrasonic wave generation laser 10 is for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement target plate 101. As the ultrasonic wave generation laser 10, for example, a high energy pulse laser such as a YAG laser or a CO 2 laser is used. The laser beam emitted from the ultrasonic wave generation laser 10 is guided to the head unit 30 via the optical fiber 91a.

超音波検出用レーザ20は、超音波発生用レーザ10からのレーザビームの照射によって被計測板101の内部及び表面に発生し、被計測板101の内部及び表面を伝播してきた超音波を検出するためのものである。超音波検出用レーザ20としては、単一周波数のレーザビームを発するものを用いる。超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームは、光ファイバ91bを介してヘッド部30に導かれる。   The ultrasonic detection laser 20 detects the ultrasonic wave generated inside and on the surface of the measurement target plate 101 by irradiation of the laser beam from the ultrasonic generation laser 10 and propagating through the inside and the surface of the measurement target plate 101. Is for. As the ultrasonic detection laser 20, a laser that emits a single-frequency laser beam is used. The laser beam emitted from the ultrasonic detection laser 20 is guided to the head unit 30 via the optical fiber 91b.

ヘッド部30は、図2及び図3に示すように、超音波発生部31と、レーザビーム取得部41とを備えて構成されている。また、超音波発生部31は、シリンドリカルレンズ35と、シリンドリカルレンズ35の回転機構(不図示)とを有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the head unit 30 includes an ultrasonic wave generation unit 31 and a laser beam acquisition unit 41. The ultrasonic generator 31 includes a cylindrical lens 35 and a rotation mechanism (not shown) of the cylindrical lens 35.

光ファイバ91aにより超音波発生部31に導かれたレーザビームは、シリンドリカルレンズ35に入射する。シリンドリカルレンズ35は、超音波発生用レーザ10からのレーザビームをライン状に集光させ、ラインフォーカスビームとして被計測板101の表面に照射するものである。   The laser beam guided to the ultrasonic wave generation unit 31 by the optical fiber 91 a is incident on the cylindrical lens 35. The cylindrical lens 35 condenses the laser beam from the ultrasonic generation laser 10 in a line shape and irradiates the surface of the measurement target plate 101 as a line focus beam.

本実施形態では、図2に示したように、シリンドリカルレンズ35の向きが被計測板101の幅方向に対して平行に配置された場合に、被計測板101の幅方向に対して平行な(換言すれば、被計測板101の長手方向に対して垂直な)ラインフォーカスビームL11が被計測板101の表面に照射される。また、図3に示したように、シリンドリカルレンズ35の向きが被計測板101の長手方向に対して平行に配置された場合に、被計測板101の長手方向に対して平行な(換言すれば、被計測板101の幅方向に対して垂直な)ラインフォーカスビームL12が被計測板101の表面に照射される。ここで、被計測板101の長手方向とは、被計測板101が鋼板であって圧延工程の場合には、圧延方向に相当するものである。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, when the orientation of the cylindrical lens 35 is arranged in parallel to the width direction of the measurement target plate 101, it is parallel to the width direction of the measurement target plate 101 ( In other words, a line focus beam L11 (perpendicular to the longitudinal direction of the measurement target plate 101) is irradiated on the surface of the measurement target plate 101. As shown in FIG. 3, when the orientation of the cylindrical lens 35 is arranged in parallel to the longitudinal direction of the measurement target plate 101, it is parallel to the longitudinal direction of the measurement target plate 101 (in other words, A line focus beam L12 (perpendicular to the width direction of the measurement target plate 101) is irradiated on the surface of the measurement target plate 101. Here, the longitudinal direction of the plate 101 to be measured corresponds to the rolling direction when the plate 101 to be measured is a steel plate and in a rolling process.

図2に示すように、超音波発生部31からラインフォーカスビームL11が照射された場合には、被計測板101の内部に、被計測板101の長手方向に角度αで偏波した第1の横波超音波WS1及び被計測板101の板厚方向に伝播した縦波超音波WT1が発生するとともに、被計測板101の表面に、板厚方向に変位し長手方向に伝播する表面超音波WH1が発生する。また、図3に示すように、超音波発生部31からラインフォーカスビームL12が照射された場合には、被計測板101の内部に、被計測板101の幅方向に角度βで偏波した第2の横波超音波WS2及び被計測板101の板厚方向に伝播した縦波超音波WT2が発生するとともに、被計測板の表面に101に、板厚方向に変位し幅方向に伝播する表面超音波WH2が発生する。 As shown in FIG. 2, when the line focus beam L <b> 11 is irradiated from the ultrasonic wave generation unit 31, the first polarized wave in the longitudinal direction of the measurement target plate 101 at an angle α in the measurement target plate 101. The transverse ultrasonic wave W S1 and the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 propagated in the plate thickness direction of the measurement target plate 101 are generated, and the surface ultrasonic wave which is displaced in the plate thickness direction and propagates in the longitudinal direction on the surface of the measurement target plate 101. W H1 is generated. Further, as shown in FIG. 3, when the line focus beam L12 is irradiated from the ultrasonic wave generation unit 31, the first polarized wave is polarized at an angle β in the width direction of the measurement target plate 101 inside the measurement target plate 101. 2 transverse wave ultrasonic waves W S2 and longitudinal wave ultrasonic waves W T2 propagated in the plate thickness direction of the plate 101 to be measured are generated, and the surface 101 of the plate to be measured is displaced 101 in the plate thickness direction and propagates in the width direction. Surface ultrasonic wave W H2 is generated.

シリンドリカルレンズ35は、シリンドリカルレンズ35の回転機構(不図示)により、被計測板101の表面に平行な平面内において任意にその向きを変えることができる。図3に示したシリンドリカルレンズ35の向きは、図2に示したシリンドリカルレンズ35の向きに対して、90°回転させたものである。このシリンドリカルレンズ35の回転機構は、例えば演算処理装置70により制御される。   The direction of the cylindrical lens 35 can be arbitrarily changed in a plane parallel to the surface of the measurement target plate 101 by a rotation mechanism (not shown) of the cylindrical lens 35. The direction of the cylindrical lens 35 shown in FIG. 3 is rotated by 90 ° with respect to the direction of the cylindrical lens 35 shown in FIG. The rotation mechanism of the cylindrical lens 35 is controlled by, for example, the arithmetic processing unit 70.

なお、点状のレーザビームを被計測板101の表面に照射すると、被計測板101の表面に対していろいろな方向に進行する超音波が発生する。当然、それらの超音波には、上述した第1の横波超音波WS1及び第2の横波超音波WS2等の超音波が含まれているが、その強度は小さいので、上述した第1の横波超音波WS1及び第2の横波超音波WS2等の超音波を正確に検出することは困難である。このため、本実施形態では、ラインフォーカスビームを用い、そのラインの向きを変えることにより、第1の横波超音波WS1等と第2の横波超音波WS2等をそれぞれ独立に発生させることにしている。 Note that when the surface of the measurement target plate 101 is irradiated with a point-like laser beam, ultrasonic waves traveling in various directions with respect to the surface of the measurement target plate 101 are generated. Naturally, these ultrasonic waves include ultrasonic waves such as the first transverse wave ultrasonic wave W S1 and the second transverse wave ultrasonic wave W S2 described above. It is difficult to accurately detect ultrasonic waves such as the transverse wave ultrasonic wave W S1 and the second transverse wave ultrasonic wave W S2 . For this reason, in the present embodiment, the first transverse wave ultrasonic wave W S1 etc. and the second transverse wave ultrasonic wave W S2 etc. are generated independently by using the line focus beam and changing the direction of the line. ing.

レーザビーム取得部41は、超音波発生部31によりラインフォーカスビームが照射された位置から所定の距離をおいた被計測板101の表面の所定位置に、超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL20を導くとともに、当該所定位置で反射したレーザビームL20を取得するものである。   The laser beam acquisition unit 41 is a laser emitted from the ultrasonic detection laser 20 at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101 at a predetermined distance from the position irradiated with the line focus beam by the ultrasonic wave generation unit 31. While guiding the beam L20, the laser beam L20 reflected at the predetermined position is acquired.

具体的に、本実施形態では、図2に示すように、超音波発生部31からラインフォーカスビームL11が照射された場合には、レーザビーム取得部41は、ラインフォーカスビームL11が照射された位置から所定の距離をおいた所定位置P1に、超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL20を導くとともに、所定位置P1で反射したレーザビームL20を取得する。また、図3に示すように、超音波発生部31からラインフォーカスビームL12が照射された場合には、レーザビーム取得部41は、ラインフォーカスビームL12が照射された位置から所定の距離をおいた所定位置P2に、超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL20を導くとともに、所定位置P2で反射したレーザビームL20を取得する。   Specifically, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 2, when the line focus beam L11 is irradiated from the ultrasonic wave generation unit 31, the laser beam acquisition unit 41 is positioned at which the line focus beam L11 is irradiated. The laser beam L20 emitted from the ultrasonic detection laser 20 is guided to a predetermined position P1 at a predetermined distance from the laser beam L20, and the laser beam L20 reflected at the predetermined position P1 is acquired. As shown in FIG. 3, when the line focus beam L12 is irradiated from the ultrasonic wave generation unit 31, the laser beam acquisition unit 41 keeps a predetermined distance from the position irradiated with the line focus beam L12. The laser beam L20 emitted from the ultrasonic detection laser 20 is guided to the predetermined position P2, and the laser beam L20 reflected at the predetermined position P2 is acquired.

このレーザビーム取得部41は、集光レンズ45a及び45bと、ハーフミラー46とを有して構成されている。また、レーザビーム取得部41は、一体的に構成されており、被計測板101の長手方向及び幅方向に沿って移動することができる。そして、光ファイバ91bにより超音波検出用レーザ20からレーザビーム取得部41に導かれたレーザビームL20は、集光レンズ45aで集光され、ハーフミラー46を透過した後、被計測板101の表面の所定位置に照射される。   The laser beam acquisition unit 41 includes condensing lenses 45 a and 45 b and a half mirror 46. Further, the laser beam acquisition unit 41 is integrally formed and can move along the longitudinal direction and the width direction of the measurement target plate 101. Then, the laser beam L20 guided from the ultrasonic detection laser 20 to the laser beam acquisition unit 41 by the optical fiber 91b is condensed by the condenser lens 45a, passes through the half mirror 46, and then the surface of the measurement target plate 101. The predetermined position is irradiated.

また、本実施形態では、レーザビーム取得部41は、ラインフォーカスビームL11(又はL12)の略中心点を通りそのラインに直交する平面と被計測板101の表面とが交わる直線上に、レーザビームL20を導くことにしている。すなわち、当該直線上にレーザビームL20を照射し、かつ当該レーザビームL20を取得する所定位置を設定する。   Further, in the present embodiment, the laser beam acquisition unit 41 has a laser beam on a straight line that intersects the plane of the line-to-be-measured plate 101 with a plane that passes through the approximate center point of the line focus beam L11 (or L12) and is orthogonal to the line. L20 is to be led. That is, a predetermined position for irradiating the laser beam L20 on the straight line and acquiring the laser beam L20 is set.

例えば、図2のラインフォーカスビームL11の端点では、点状のレーザビームを照射した場合と同じ状況になり、超音波が様々な方向に発生する。このため、ラインフォーカスビームL11の端点を通りそのラインに直交する平面と被計測板101の表面とが交わる直線上には、様々な方向に発生した超音波が伝播されてくるので、所定の方向に伝播した超音波を正確に検出することができない。これに対し、ラインフォーカスビームL11(又はL12)の略中心点では、上述の所定方向に伝播した超音波だけが発生するので、ラインフォーカスビームL11(又はL12)の略中心点を通りそのラインに直交する平面と被計測板101の表面とが交わる直線上に前記所定位置を設定することにより、所定方向に伝播した超音波を正確に検出することができる。   For example, at the end point of the line focus beam L11 in FIG. 2, the situation is the same as when the point laser beam is irradiated, and ultrasonic waves are generated in various directions. For this reason, ultrasonic waves generated in various directions are propagated on a straight line that intersects the plane of the line focus beam L11 passing through the end point of the line focus beam L11 and the surface of the plate 101 to be measured. It is not possible to accurately detect the ultrasonic wave propagated to. On the other hand, at the approximate center point of the line focus beam L11 (or L12), only the ultrasonic wave propagated in the predetermined direction described above is generated, so that it passes through the approximate center point of the line focus beam L11 (or L12) and enters the line. By setting the predetermined position on a straight line where a plane orthogonal to the surface of the measurement target plate 101 intersects, the ultrasonic wave propagated in a predetermined direction can be accurately detected.

被計測板101の表面は粗面であるため、レーザビームL20は被計測板101の表面においてほぼ等方的に散乱される。このとき、例えば、図2に示した所定位置P1に、被計測板101の内部を伝播してきた第1の横波超音波WS1及び縦波超音波WT1、並びに被計測板101の表面を伝播してきた板厚方向に変位する表面超音波WH1のそれぞれの超音波が到達すると、当該所定位置が超音波振動をする。これにより、被計測板101の表面の所定位置で散乱されたレーザビームL20は、被計測板101の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化する。なお、第1の横波超音波WS1、縦波超音波WT1及び板厚方向に変位する表面超音波WH1は、それぞれ所定位置P1に到達する時間が異なるため、当該所定位置での超音波振動に起因するレーザビームL20の周波数変化を検出することにより、それぞれの超音波を分離して検出することが可能である。また、図3に示した所定位置P2の場合においても、上述した図2に示した所定位置P1の場合と同様の議論を適用することができる。 Since the surface of the measurement target plate 101 is a rough surface, the laser beam L20 is scattered almost isotropically on the surface of the measurement target plate 101. At this time, for example, the first transverse wave ultrasonic wave W S1 and the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 that have propagated through the measurement target plate 101 and the surface of the measurement target plate 101 are propagated to the predetermined position P1 shown in FIG. When each ultrasonic wave of the surface ultrasonic wave WH1 displaced in the plate thickness direction reaches, the predetermined position vibrates ultrasonically. As a result, the laser beam L20 scattered at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101 undergoes a Doppler shift caused by ultrasonic vibration of the surface of the measurement target plate 101, and the frequency changes. Note that the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T1, and the surface ultrasonic wave W H1 displaced in the plate thickness direction have different times to reach the predetermined position P1, and therefore, the ultrasonic waves at the predetermined position are different. By detecting a change in the frequency of the laser beam L20 caused by vibration, it is possible to detect each ultrasonic wave separately. Also, in the case of the predetermined position P2 shown in FIG. 3, the same discussion as in the case of the predetermined position P1 shown in FIG. 2 can be applied.

被計測板101の表面の所定位置で散乱されたレーザビームL20のうち、その一部は、ハーフミラー46で反射され、集光レンズ45bで集光された後、光ファイバ91cに入射する。この光ファイバ91cは、かかるレーザビームL20を干渉計50に導くものである。光ファイバ91cから出射したレーザビームL20は、集光レンズ92で集光された後、干渉計50に入射する。   A part of the laser beam L20 scattered at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101 is reflected by the half mirror 46, collected by the condenser lens 45b, and then enters the optical fiber 91c. The optical fiber 91c guides the laser beam L20 to the interferometer 50. The laser beam L20 emitted from the optical fiber 91c is collected by the condenser lens 92 and then enters the interferometer 50.

干渉計50としては、例えばファブリ・ペロー干渉計が用いられる。このファブリ・ペロー干渉計50は、レーザビーム取得部41で取得したレーザビームL20に基づいて、第1の横波超音波WS1、第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT1,WT2、及び板厚方向に変位する表面超音波WH1,WH2の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームL20に対する周波数の変化を検出するものであり、互いに対向する2つの反射ミラーを有する。この2つの反射ミラーは共振器を構成し、レーザビームL20を2つの反射ミラーの間で多重反射させることによりバンドパスフィルタとして機能する。2つの反射ミラー間の距離を調節することにより、この共振器を透過する光の周波数を調節することができる。 As the interferometer 50, for example, a Fabry-Perot interferometer is used. The Fabry-Perot interferometer 50 is based on the laser beam L20 acquired by the laser beam acquisition unit 41, the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the second transverse wave ultrasonic wave W S2 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 , W. T2, and caused due to the vibration of each ultrasonic surface ultrasonic W H1, W H2 displaced in the thickness direction, which detects the change in frequency with respect to the laser beam L20 which is the irradiated, facing each other It has two reflecting mirrors. The two reflecting mirrors constitute a resonator, and function as a band-pass filter by multiple reflection of the laser beam L20 between the two reflecting mirrors. By adjusting the distance between the two reflecting mirrors, the frequency of the light transmitted through the resonator can be adjusted.

ここで、ファブリ・ペロー干渉計50における共振曲線について説明する。
図4は、ファブリ・ペロー干渉計50における共振曲線の一例を示す図である。
図4において、横軸は入射する光の周波数fを、縦軸はファブリ・ペロー干渉計50からの出力、すなわちファブリ・ペロー干渉計50を透過する光の強度Iを示している。図4から分かるように、透過光強度Iは、特定の周波数において急峻なピークを示すが、ピークの前後では速やかに低下する。このピークを示す周波数は、ファブリ・ペロー干渉計50の反射ミラー間の距離を調節することによって変えることができる。そこで、図4に示す曲線の傾きが最大となる点(共振曲線動作点)Aにおける周波数が、ちょうどレーザビームL20の発振周波数と一致するように反射ミラー間の距離が調節されていれば、周波数のわずかな変化±Δfを、相対的に大きな透過光強度の変化±ΔIに変換することができる。これにより、ファブリ・ペロー干渉計50は、被計測板101の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化したレーザビームL20が入力されたときに、その周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。
Here, a resonance curve in the Fabry-Perot interferometer 50 will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a resonance curve in the Fabry-Perot interferometer 50.
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency f of the incident light, and the vertical axis indicates the output from the Fabry-Perot interferometer 50, that is, the intensity I of the light transmitted through the Fabry-Perot interferometer 50. As can be seen from FIG. 4, the transmitted light intensity I shows a sharp peak at a specific frequency, but rapidly decreases before and after the peak. The frequency showing this peak can be changed by adjusting the distance between the reflecting mirrors of the Fabry-Perot interferometer 50. Therefore, if the distance between the reflecting mirrors is adjusted so that the frequency at the point (resonance curve operating point) A at which the slope of the curve shown in FIG. 4 is maximum coincides with the oscillation frequency of the laser beam L20. Can be converted into a relatively large change in transmitted light intensity ± ΔI. As a result, the Fabry-Perot interferometer 50 receives the Doppler shift caused by the ultrasonic vibration of the surface of the measurement target plate 101, and when the laser beam L20 whose frequency is changed is input, the change in the frequency is transmitted. Output as intensity change.

ファブリ・ペロー干渉計50から出力された透過光強度は、光検出器60に送られる。光検出器60は、透過光強度を電気信号に変換するものである。これにより、超音波振動は、最終的に電気的な信号として捉えられる。光検出器60からの信号は、演算処理装置70に送られ、波形データとして記憶される。ここで、ヘッド部30のレーザビーム取得部41、光ファイバ91c、集光レンズ92、ファブリ・ペロー干渉計(周波数変化検出手段)50及び光検出器60は、本実施形態の「超音波検出手段」を構成する。   The transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer 50 is sent to the photodetector 60. The photodetector 60 converts transmitted light intensity into an electric signal. Thereby, the ultrasonic vibration is finally captured as an electrical signal. A signal from the photodetector 60 is sent to the arithmetic processing unit 70 and stored as waveform data. Here, the laser beam acquisition unit 41, the optical fiber 91c, the condensing lens 92, the Fabry-Perot interferometer (frequency change detection unit) 50 and the photodetector 60 of the head unit 30 are the “ultrasonic detection unit” of the present embodiment. Is configured.

図5は、弾性定数計測装置における演算処理装置70の概略構成を示したブロック図である。
図5において、ヘッド駆動制御部71は、ユーザから被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数を計測する制御コマンド(以下、この制御コマンドを「弾性定数計測コマンド」と称する)を受信した場合に、ヘッド部30を所望の状態に駆動制御する。具体的に、ヘッド駆動制御部71は、弾性定数計測コマンドを受信した場合、例えば、最初に、ヘッド部30の超音波発生部31とレーザビーム取得部41とが図2に示した状態となるように駆動制御を行って、被計測板101に第1の横波超音波WS1、縦波超音波WT1及び板厚方向に変位する表面超音波WH1を発生させる。その後、ヘッド部30の超音波発生部31とレーザビーム取得部41とが図3に示した状態となるように駆動制御を行って、被計測板101に第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT2及び板厚方向に変位する表面超音波WH2を発生させる。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the arithmetic processing unit 70 in the elastic constant measuring apparatus.
In FIG. 5, the head drive control unit 71 receives a control command (hereinafter, this control command is referred to as “elastic constant measurement command”) for measuring the elastic constant of the polycrystalline body constituting the measurement target plate 101 from the user. In this case, the head unit 30 is driven and controlled to a desired state. Specifically, when the head drive control unit 71 receives the elastic constant measurement command, for example, first, the ultrasonic wave generation unit 31 and the laser beam acquisition unit 41 of the head unit 30 are in the state illustrated in FIG. Thus, the drive control is performed to generate the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T1, and the surface ultrasonic wave W H1 displaced in the plate thickness direction on the measurement target plate 101. Thereafter, drive control is performed so that the ultrasonic wave generation unit 31 and the laser beam acquisition unit 41 of the head unit 30 are in the state illustrated in FIG. 3, and the second transverse wave ultrasonic wave W S2 , Wave ultrasonic waves W T2 and surface ultrasonic waves W H2 displaced in the plate thickness direction are generated.

波形データ記憶部72は、光検出器60から出力された、第1の横波超音波WS1、第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT1,WT2、及び板厚方向に変位する表面超音波WH1,WH2の各超音波における信号を、波形データとして記憶している。 The waveform data storage unit 72 is displaced from the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the second transverse wave ultrasonic wave W S2 , the longitudinal wave ultrasonic waves W T1 and W T2 , and the thickness direction outputted from the photodetector 60. Signals in the ultrasonic waves of the surface ultrasonic waves W H1 and W H2 are stored as waveform data.

音速算出部73は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された各超音波におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が被計測板101の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出する。この音速算出部73は、第1音速算出部731、第2音速算出部732、第3音速算出部733及び第4音速算出部734を具備して構成されている。   Based on the waveform data representing the frequency change of the laser beam L20 in each ultrasonic wave detected by the Fabry-Perot interferometer 50, the sound speed calculation unit 73 stores the ultrasonic wave. The propagation time propagated through the inside or the surface of the measurement target plate 101 is obtained, and the sound speed of each ultrasonic wave is calculated based on the obtained propagation time. The sound speed calculation unit 73 includes a first sound speed calculation unit 731, a second sound speed calculation unit 732, a third sound speed calculation unit 733, and a fourth sound speed calculation unit 734.

第1音速算出部731は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された第1の横波超音波WS1におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第1の横波超音波WS1が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第1の横波超音波WS1の音速を第1音速VS1として算出する。 The first sound velocity calculation unit 731 is based on waveform data representing the frequency change of the laser beam L20 in the first transverse wave ultrasonic wave W S1 detected by the Fabry-Perot interferometer 50, stored in the waveform data storage unit 72. Thus, the propagation time during which the first transverse wave ultrasonic wave W S1 propagates through the measurement target plate 101 is obtained, and the sound speed of the first transverse wave ultrasonic wave W S1 is determined based on the obtained propagation time. Calculated as S1 .

第2音速算出部732は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された第2の横波超音波WS2におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第2の横波超音波WS2が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第2の横波超音波WS2の音速を第2音速VS2として算出する。 The second sound speed calculation unit 732 is based on the waveform data representing the frequency change of the laser beam L20 in the second transverse wave ultrasonic wave W S2 detected by the Fabry-Perot interferometer 50, stored in the waveform data storage unit 72. Te, the second transverse ultrasonic wave W S2 is determined propagation time having propagated inside of the measurement plate 101, the determined based on the propagation time of the acoustic velocity of the second transverse ultrasonic wave W S2 second acoustic velocity V Calculated as S2 .

第3音速算出部733は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された縦波超音波WT1(又は縦波超音波WT2)におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該縦波超音波WT1(又は縦波超音波WT2)が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該縦波超音波WT1(又は縦波超音波WT2)の音速を第3音速VTとして算出する。 The third sound speed calculator 733 stores the frequency of the laser beam L20 in the longitudinal wave W T1 (or longitudinal wave W T2 ) detected by the Fabry-Perot interferometer 50 and stored in the waveform data storage 72. Based on the waveform data representing the change, the propagation time in which the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 (or longitudinal wave ultrasonic wave W T2 ) propagates through the measurement target plate 101 is obtained, and based on the obtained propagation time, The sound speed of the wave ultrasonic wave W T1 (or longitudinal wave ultrasonic wave W T2 ) is calculated as the third sound speed V T.

第4音速算出部734は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された板厚方向に変位する表面超音波WH1(又は板厚方向に変位する表面超音波WH2)におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該板厚方向に変位する表面超音波WH1(又は板厚方向に変位する表面超音波WH2)が被計測板101の表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該板厚方向に変位する表面超音波WH1(又は板厚方向に変位する表面超音波WH2)の音速を第4音速VHとして算出する。 The fourth sound velocity calculation unit 734 stores the surface ultrasonic wave W H1 (or the surface supersonic wave displaced in the plate thickness direction) that is stored in the waveform data storage unit 72 and is detected by the Fabry-Perot interferometer 50 in the plate thickness direction. based on the waveform data representing a frequency change of the laser beam L20 in waves W H2), the thickness direction surface displaced ultrasonic W H1 (or ultrasonic W H2 surface displaced in the thickness direction) of the measurement plate 101 The propagation speed of propagation on the surface of the surface is obtained, and the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H1 (or surface ultrasonic wave W H2 displaced in the plate thickness direction) displaced in the plate thickness direction based on the obtained propagation time is set to the fourth sound velocity. Calculated as V H.

弾性定数算出部74は、第1音速算出部731で算出された第1音速VS1、第2音速算出部732で算出された第2音速VS2、第3音速算出部733で算出された第3音速VT、及び第4音速算出部734で算出された第4音速VHに基づいて、被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する。そして、弾性定数算出部74で算出された多結晶体の弾性定数は、弾性定数算出部74から、被計測板101のヤング率測定や、降伏強度測定、或いは引張強度測定等を行う各種の測定装置に送られる。 The elastic constant calculation unit 74 includes a first sound speed V S1 calculated by the first sound speed calculation unit 731, a second sound speed V S2 calculated by the second sound speed calculation unit 732, and a first sound speed V s2 calculated by the third sound speed calculation unit 733. Based on the three sound speeds V T and the fourth sound speed V H calculated by the fourth sound speed calculation unit 734, the elastic constant of the polycrystal constituting the measurement target plate 101 is calculated using a predetermined calculation formula. The elastic constant of the polycrystalline body calculated by the elastic constant calculation unit 74 is measured from the elastic constant calculation unit 74 for various measurements such as Young's modulus measurement, yield strength measurement, or tensile strength measurement of the plate 101 to be measured. Sent to the device.

次に、弾性定数計測装置における計測方法について説明する。
図6は、本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置で行う弾性定数計測方法の一例を示したフローチャートである。
Next, a measuring method in the elastic constant measuring device will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of an elastic constant measuring method performed by the elastic constant measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.

まず、ステップS1では、ヘッド駆動制御部71は、ユーザから被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数を計測する弾性定数計測コマンドを受信したか否かを判断する。この判断の結果、弾性定数計測コマンドを受信した場合には、ステップS2に進む。一方、ステップS2での判断の結果、弾性定数計測コマンドを受信していない場合には、弾性定数計測コマンドを受信するまで、ステップS1の処理を繰り返し行う。   First, in step S <b> 1, the head drive control unit 71 determines whether or not an elastic constant measurement command for measuring the elastic constant of the polycrystalline body constituting the measurement target plate 101 has been received from the user. If it is determined that an elastic constant measurement command has been received, the process proceeds to step S2. On the other hand, as a result of the determination in step S2, if the elastic constant measurement command has not been received, the process of step S1 is repeated until the elastic constant measurement command is received.

続いて、ステップS2では、ヘッド駆動制御部71は、ヘッド部30の超音波発生部31とレーザビーム取得部41とが図2に示した状態となるように駆動制御を行って、超音波発生部31からラインフォーカスビームL11を照射させる。このラインフォーカスビームL11の照射により、被計測板101の内部に、被計測板101の長手方向に角度αで偏波した第1の横波超音波WS1及び被計測板101の板厚方向に伝播した縦波超音波WT1が発生するとともに、被計測板101の表面に、板厚方向に変位する表面超音波WH1が発生する。 Subsequently, in step S2, the head drive control unit 71 performs drive control so that the ultrasonic generation unit 31 and the laser beam acquisition unit 41 of the head unit 30 are in the state shown in FIG. The line focus beam L11 is emitted from the unit 31. By irradiation with the line focus beam L11, the first transverse wave ultrasonic wave W S1 polarized at an angle α in the longitudinal direction of the measurement target plate 101 and the thickness direction of the measurement target plate 101 are propagated inside the measurement target plate 101. The generated longitudinal wave ultrasonic wave W T1 is generated, and the surface ultrasonic wave W H1 that is displaced in the plate thickness direction is generated on the surface of the measurement target plate 101.

続いて、ステップS3では、超音波検出手段は、被計測板101に発生した第1の横波超音波WS1、縦波超音波WT1及び板厚方向に変位する表面超音波WH1を検出する。 Subsequently, in step S3, the ultrasonic detection means detects the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T1, and the surface ultrasonic wave W H1 that is displaced in the plate thickness direction generated on the measurement target plate 101. .

以下に、ステップS3における具体的な超音波の検出方法について説明する。
まず、レーザビーム取得部41において、超音波発生部31によりラインフォーカスビームL11が照射された位置から所定の距離をおいた被計測板101の表面の所定位置P1に、超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL20を導くとともに、所定位置P1で反射したレーザビームL20を取得する。次に、ファブリ・ペロー干渉計(周波数変化検出手段)50において、レーザビーム取得部41で取得したレーザビームL20に基づいて、被計測板101に発生した第1の横波超音波WS1、縦波超音波WT1及び板厚方向に変位する表面超音波WH1の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームL20に対する周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。その後、光検出器60において、ファブリ・ペロー干渉計50から出力された透過光強度を電気信号に変換し、演算処理装置70に出力する。
Hereinafter, a specific ultrasonic detection method in step S3 will be described.
First, in the laser beam acquisition unit 41, the ultrasonic detection laser 20 moves to a predetermined position P1 on the surface of the measurement target plate 101 at a predetermined distance from the position irradiated with the line focus beam L11 by the ultrasonic wave generation unit 31. The emitted laser beam L20 is guided and the laser beam L20 reflected at the predetermined position P1 is acquired. Next, in the Fabry-Perot interferometer (frequency change detection means) 50, based on the laser beam L20 acquired by the laser beam acquisition unit 41, the first transverse ultrasonic wave W S1 generated on the measurement target plate 101, the longitudinal wave A change in frequency with respect to the irradiated laser beam L20 caused by the vibration of each of the ultrasonic wave W T1 and the surface ultrasonic wave W H1 displaced in the plate thickness direction is output as a change in transmitted light intensity. Thereafter, in the photodetector 60, the transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer 50 is converted into an electrical signal and output to the arithmetic processing unit 70.

続いて、ステップS4では、演算処理装置70は、ステップS3において光検出器60から出力された第1の横波超音波WS1、縦波超音波WT1及び板厚方向に変位する表面超音波WH1の各超音波に係る電気信号を、当該各超音波におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データとして波形データ記憶部72に記憶する。 Subsequently, in step S4, the arithmetic processing unit 70 outputs the first transverse wave ultrasonic wave W S1 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T1, and the surface ultrasonic wave W displaced in the plate thickness direction output from the photodetector 60 in step S3. The electrical signal related to each ultrasonic wave of H1 is stored in the waveform data storage unit 72 as waveform data representing the frequency change of the laser beam L20 in each ultrasonic wave.

続いて、ステップS5では、ヘッド駆動制御部71は、ヘッド部30の超音波発生部31とレーザビーム取得部41とが図3に示した状態となるように駆動制御を行って、超音波発生部31からラインフォーカスビームL12を照射させる。このラインフォーカスビームL12の照射により、被計測板101の内部に、被計測板101の幅方向に角度βで偏波した第2の横波超音波WS2及び被計測板101の板厚方向に伝播した縦波超音波WT2が発生するとともに、被計測板101の表面に、板厚方向に変位する表面超音波WH2が発生する。 Subsequently, in step S5, the head drive control unit 71 performs drive control so that the ultrasonic wave generation unit 31 and the laser beam acquisition unit 41 of the head unit 30 are in the state illustrated in FIG. The line focus beam L12 is irradiated from the unit 31. By irradiation with the line focus beam L12, the second transverse wave ultrasonic wave W S2 polarized in the width direction of the measurement target plate 101 at an angle β and propagates in the thickness direction of the measurement target plate 101 inside the measurement target plate 101. The generated longitudinal wave ultrasonic wave W T2 is generated, and the surface ultrasonic wave W H2 that is displaced in the thickness direction is generated on the surface of the measurement target plate 101.

続いて、ステップS6では、超音波検出手段は、被計測板101に発生した第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT2及び板厚方向に変位する表面超音波WH2を検出する。 Subsequently, in step S6, the ultrasonic wave detecting means detects the second transverse wave ultrasonic wave W S2 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T2, and the surface ultrasonic wave W H2 displaced in the plate thickness direction generated on the measurement target plate 101. .

以下に、ステップS6における具体的な超音波の検出方法について説明する。
まず、レーザビーム取得部41において、超音波発生部31によりラインフォーカスビームL12が照射された位置から所定の距離をおいた被計測板101の表面の所定位置P2に、超音波検出用レーザ20から発せられたレーザビームL20を導くとともに、所定位置P2で反射したレーザビームL20を取得する。次に、ファブリ・ペロー干渉計(周波数変化検出手段)50において、レーザビーム取得部41で取得したレーザビームL20に基づいて、被計測板101に発生した第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT2及び板厚方向に変位する表面超音波WH2の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームL20に対する周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。その後、光検出器60において、ファブリ・ペロー干渉計50から出力された透過光強度を電気信号に変換し、演算処理装置70に出力する。
Hereinafter, a specific ultrasonic detection method in step S6 will be described.
First, in the laser beam acquisition unit 41, the ultrasonic detection laser 20 moves to a predetermined position P2 on the surface of the measurement target plate 101 at a predetermined distance from the position irradiated with the line focus beam L12 by the ultrasonic wave generation unit 31. The emitted laser beam L20 is guided and the laser beam L20 reflected at the predetermined position P2 is acquired. Next, in the Fabry-Perot interferometer (frequency change detection means) 50, the second transverse wave ultrasonic wave W S2 generated on the measurement target plate 101 based on the laser beam L 20 acquired by the laser beam acquisition unit 41, the longitudinal wave A change in frequency with respect to the irradiated laser beam L20 caused by the vibration of each of the ultrasonic wave W T2 and the surface ultrasonic wave W H2 displaced in the plate thickness direction is output as a change in transmitted light intensity. Thereafter, in the photodetector 60, the transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer 50 is converted into an electrical signal and output to the arithmetic processing unit 70.

続いて、ステップS7では、演算処理装置70は、ステップS6において光検出器60から出力された第2の横波超音波WS2、縦波超音波WT2及び板厚方向に変位する表面超音波WH2の各超音波に係る電気信号を、当該各超音波におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データとして波形データ記憶部72に記憶する。 Subsequently, in step S7, the arithmetic processing unit 70 outputs the second transverse wave ultrasonic wave W S2 , the longitudinal wave ultrasonic wave W T2 output from the photodetector 60 in step S6, and the surface ultrasonic wave W displaced in the plate thickness direction. The electrical signal related to each ultrasonic wave of H2 is stored in the waveform data storage unit 72 as waveform data representing the frequency change of the laser beam L20 in each ultrasonic wave.

続いて、ステップS8では、第1音速算出部731は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された第1の横波超音波WS1におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第1の横波超音波WS1が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第1の横波超音波WS1の音速を第1音速VS1として算出する。 Subsequently, in step S8, the first sound velocity calculation unit 731 has a frequency of the laser beam L20 in the first transverse wave ultrasonic wave W S1 detected by the Fabry-Perot interferometer 50 stored in the waveform data storage unit 72. based on the waveform data showing a change, the first transverse ultrasonic wave W S1 is determined propagation time having propagated inside of the measurement plate 101, the determined based on the propagation times said first transverse ultrasonic wave W S1 Is calculated as the first sound speed V S1 .

続いて、ステップS9では、第2音速算出部732は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された第2の横波超音波WS2におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第2の横波超音波WS2が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第2の横波超音波WS2の音速を第2音速VS2として算出する。 Subsequently, in step S9, the second sound speed calculation unit 732 stores the frequency of the laser beam L20 in the second transverse wave ultrasonic wave W S2 detected by the Fabry-Perot interferometer 50 and stored in the waveform data storage unit 72. based on the waveform data showing a change, the second transverse ultrasonic wave W S2 is determined propagation time having propagated inside of the measurement plate 101, the second transverse ultrasonic wave W S2 based on the determined propagation time Is calculated as the second sound speed V S2 .

続いて、ステップS10では、第3音速算出部733は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された縦波超音波WT1におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該縦波超音波WT1が被計測板101の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該縦波超音波WT1の音速を第3音速VTとして算出する。なお、本実施形態の第3音速算出部733では、縦波超音波WT1の音速を第3音速VTとして算出しているが、縦波超音波WT2の音速を第3音速VTとして算出するようにしてもよいし、或いは、縦波超音波WT1の音速と縦波超音波WT2の音速の両方を算出して、それぞれの音速に対して平均化処理などの所定の処理を行って第3音速VTを算出するようにしてもよい。 Subsequently, in step S10, the third sound velocity calculation unit 733 calculates the frequency change of the laser beam L20 in the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 detected by the Fabry-Perot interferometer 50, which is stored in the waveform data storage unit 72. Based on the represented waveform data, a propagation time in which the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 propagates through the measurement target plate 101 is obtained, and the sound speed of the longitudinal wave ultrasonic wave W T1 is calculated based on the obtained propagation time. Calculated as V T. Note that the third sound speed calculation unit 733 of the present embodiment calculates the sound speed of the longitudinal ultrasonic wave W T1 as the third sound speed V T , but the sound speed of the longitudinal wave ultrasonic wave W T2 as the third sound speed V T. Alternatively, the sound velocity of the longitudinal ultrasonic wave W T1 and the sound velocity of the longitudinal wave ultrasonic wave W T2 may be calculated, and predetermined processing such as averaging processing may be performed for each sound velocity. it may be calculated third sound speed V T to go.

続いて、ステップS11では、第4音速算出部734は、波形データ記憶部72に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された板厚方向に変位する表面超音波WH1におけるレーザビームL20の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該板厚方向に変位する表面超音波WH1が被計測板101の表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該板厚方向に変位する表面超音波WH1の音速を第4音速VHとして算出する。なお、本実施形態の第4音速算出部734では、板厚方向に変位する表面超音波WH1の音速を第4音速VHとして算出しているが、板厚方向に変位する表面超音波WH2の音速を第4音速VHとして算出するようにしてもよいし、或いは、板厚方向に変位する表面超音波WH1の音速と板厚方向に変位する表面超音波WH2の音速の両方を算出して、それぞれの音速に対して平均化処理などの所定の処理を行って第4音速VHを算出するようにしてもよい。 Subsequently, in step S11, the fourth sound speed calculation unit 734 stores the laser beam in the surface ultrasonic wave W H1 that is stored in the waveform data storage unit 72 and is displaced in the thickness direction detected by the Fabry-Perot interferometer 50. Based on the waveform data representing the frequency change of L20, the propagation time during which the surface ultrasonic wave WH1 displaced in the plate thickness direction propagates through the surface of the measurement target plate 101 is obtained, and the plate thickness is obtained based on the obtained propagation time. The sound speed of the surface ultrasonic wave W H1 that is displaced in the direction is calculated as the fourth sound speed V H. In the fourth sound velocity calculation unit 734 of the present embodiment, the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H1 that is displaced in the plate thickness direction is calculated as the fourth sound velocity V H , but the surface ultrasonic wave W that is displaced in the plate thickness direction is calculated. it sound velocity of H2 may be calculated as the fourth acoustic velocity V H, or both the speed of sound of the surface ultrasonic W H2 displaced in the speed of sound and the plate thickness direction of the surface ultrasonic W H1 displaced in the thickness direction And the fourth sound speed V H may be calculated by performing a predetermined process such as an averaging process for each sound speed.

続いて、ステップS12では、弾性定数算出部74は、第1音速算出部731で算出された第1音速VS1、第2音速算出部732で算出された第2音速VS2、第3音速算出部733で算出された第3音速VT、及び第4音速算出部734で算出された第4音速VHに基づいて、被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する。 Subsequently, in step S12, the elastic constant calculation unit 74 calculates the first sound speed V S1 calculated by the first sound speed calculation unit 731, the second sound speed V S2 calculated by the second sound speed calculation unit 732, and the third sound speed calculation. Based on the third sound speed V T calculated by the unit 733 and the fourth sound speed V H calculated by the fourth sound speed calculation unit 734, the elastic constant of the polycrystal body constituting the measurement target plate 101 is determined by a predetermined calculation formula. Calculate using.

以下に、ステップS12における所定の計算式を用いた、被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数の具体的な算出方法について説明する。なお、以下の説明においては、被計測板101として圧延された鋼板(以下、この圧延された鋼板を「圧延鋼板」と称する)を適用した例を説明する。   Below, the specific calculation method of the elastic constant of the polycrystal which comprises the to-be-measured plate 101 using the predetermined calculation formula in step S12 is demonstrated. In the following description, an example in which a rolled steel plate (hereinafter, this rolled steel plate is referred to as a “rolled steel plate”) will be described as the measurement target plate 101.

圧延鋼板は、多くの微細な鉄及び添加元素からなる単結晶(立方晶であり、以下では鉄単結晶と記す)からなる多結晶体である集合組織で構成されており、巨視的に見た場合は異方性を有する連続体であると考えることができる。そして、連続体とみなされた圧延鋼板は、近似的には3枚の互いに直行する面(1.圧延面(xy面)、2.圧延面に垂直で且つ圧延方向に平行な面(xz面)、3.圧延面に垂直で且つ圧延方向に垂直な面(yz面))に関して面対称な物理的性質を有すると考えられている。このような場合、圧延鋼板の弾性率テンソル(弾性定数行列)Tは、9つの異なる弾性定数Cijを有し、以下の数式1で表せることがわかっている(非特許文献1参照)。 A rolled steel sheet is composed of a texture that is a polycrystalline body composed of a single crystal (cubic crystal, hereinafter referred to as an iron single crystal) composed of many fine irons and additive elements, and viewed macroscopically. The case can be considered as a continuum having anisotropy. And the rolled steel plate regarded as a continuum is approximately three planes orthogonal to each other (1. rolling plane (xy plane), 2. plane perpendicular to the rolling plane and parallel to the rolling direction (xz plane) 3) It is considered to have physical properties that are plane-symmetric with respect to the plane perpendicular to the rolling surface and perpendicular to the rolling direction (yz plane)). In such a case, it is known that the elastic modulus tensor (elastic constant matrix) T of the rolled steel sheet has nine different elastic constants C ij and can be expressed by the following mathematical formula 1 (see Non-Patent Document 1).

Figure 0004700475
Figure 0004700475

一方、圧延鋼板とこれを構成する鉄単結晶(立方晶)との方位関係は、オイラー角(θ,ψ,φ)で表せることが知られており、多結晶体である圧延鋼板を構成する多くの鉄単結晶のうち、圧延鋼板に対してある一定方向(オイラー角(θ,ψ,φ))を有するものの割合は、結晶方位分布関数W(ξ,ψ,φ)で表せることがわかっている。そして、この結晶方位分布関数W(ξ,ψ,φ)は、以下の数式2に示すように、一般化されたルジャンドル関数Zlmnと2つの指数関数の積による級数展開で表せることが知られている(非特許文献1参照)。ただし、ξ=cosθである。 On the other hand, it is known that the orientation relationship between a rolled steel plate and an iron single crystal (cubic crystal) constituting the rolled steel plate can be expressed by Euler angles (θ, ψ, φ), and constitutes a rolled steel plate that is a polycrystalline body. It turns out that the proportion of many iron single crystals having a certain direction (Euler angle (θ, ψ, φ)) with respect to the rolled steel sheet can be expressed by the crystal orientation distribution function W (ξ, ψ, φ). ing. This crystal orientation distribution function W (ξ, ψ, φ) is known to be expressed by a series expansion by a product of a generalized Legendre function Z lmn and two exponential functions as shown in the following formula 2. (See Non-Patent Document 1). However, ξ = cos θ.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

数式2において、Wlmnは級数展開の係数であり、このうちW400、W420、W440が圧延鋼板の多結晶体の弾性的性質に関連していることがわかっている。そして、上述したように、圧延鋼板の弾性率テンソルTは9つの異なる弾性定数Cijを有するが、これらは6個の独立な値、すなわち、鉄単結晶の3つの弾性定数C0 11、C0 12、C0 44と3つの結晶方位分布関数に係る係数W400、W420、W440によって、以下の数式3〜数式11で表せることがわかっている(非特許文献1参照)。ただし、弾性定数C0 11は237(GPa)、弾性定数C0 12は141(GPa)、弾性定数C0 44は116(GPa)の既知の値であり、また、C0=C0 11−C0 12−2C0 44である。すなわち、これらWlmnを超音波測定から求めれば、圧延鋼板の弾性率テンソルT(Cij)は導出することができる。 In Equation 2, W lmn is a coefficient of series expansion, and it is known that W 400 , W 420 , and W 440 are related to the elastic properties of the polycrystalline body of the rolled steel sheet. As described above, the elastic modulus tensor T of the rolled steel sheet has nine different elastic constants C ij, which are six independent values, that is, three elastic constants C 0 11 and C 0 of iron single crystal. 0 12, by C 0 44 a coefficient W 400 according to the three crystal orientation distribution function, W 420, W 440, has been found to be expressed by equation 3 equation 11 below (see non-Patent Document 1). However, the elastic constant C 0 11 is a known value of 237 (GPa), the elastic constant C 0 12 is 141 (GPa), the elastic constant C 0 44 is 116 (GPa), and C 0 = C 0 11 − C 0 12 -2C 0 44 . That is, if these W lmn are obtained from ultrasonic measurement, the elastic modulus tensor T (C ij ) of the rolled steel sheet can be derived.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

また、圧延鋼板の圧延方向(長手方向)に偏波した第1の横波超音波の音速である第1音速VS1、圧延鋼板の幅方向に偏波した第2の横波超音波の音速である第2音速VS2、及び、圧延鋼板の板厚方向に伝播した縦波超音波の音速である第3の音速VTと、数式1で示した弾性定数との関係は、以下の数式12〜数式14で表せることがわかっている(非特許文献1参照)。ただし、ρは圧延鋼板の密度であり、既知の値である。 Also, the first sonic velocity V S1 which is the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave polarized in the rolling direction (longitudinal direction) of the rolled steel plate, and the sonic velocity of the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction of the rolled steel plate. The relationship between the second sonic velocity V S2 and the third sonic velocity V T , which is the sonic velocity of the longitudinal ultrasonic wave propagated in the thickness direction of the rolled steel sheet, and the elastic constant represented by the mathematical formula 1 is as follows: It is known that it can be expressed by Equation 14 (see Non-Patent Document 1). However, (rho) is a density of a rolled steel plate and is a known value.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

また、第2音速VS2と第3の音速VTとの比をK1とすると、数式5、数式6、数式12及び数式13より、以下の数式15が得られる。 Further, when the ratio between the second sound speed V S2 and the third sound speed V T is K 1 , the following Expression 15 is obtained from Expression 5, Expression 6, Expression 12, and Expression 13.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

同様にして、第1音速VS1と第3の音速VTとの比をK2とすると、数式5、数式7、数式13及び数式14より、以下の数式16が得られる。 Similarly, when the ratio between the first sound speed V S1 and the third sound speed V T is K 2 , the following Expression 16 is obtained from Expression 5, Expression 7, Expression 13, and Expression 14.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

数式15及び数式16において、鉄単結晶に関する弾性定数C0、C0 11、C0 44に既知の値を代入すると、数式15及び数式16は、結晶方位分布関数に係る係数W400とW420に関する連立方程式となるため、これを解くことができる。そして、それぞれの解は、以下の数式17及び数式18のようになる。 In Equations 15 and 16, when known values are substituted into the elastic constants C 0 , C 0 11 , and C 0 44 related to the iron single crystal, Equations 15 and 16 represent the coefficients W 400 and W 420 related to the crystal orientation distribution function. It can be solved because And each solution becomes like the following Numerical formula 17 and Numerical formula 18.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

すなわち、この数式17及び数式18において、鉄単結晶に関する3つの弾性定数C0、C0 11、C0 44は上述したように既知の値であり、また、K1及びK2の値も、それぞれ、第2音速VS2と第3の音速VT、及び第1音速VS1と第3の音速VTが上述したステップS8〜ステップS10で既に算出されており、結晶方位分布関数に係る級数W400とW420の値がともに音速測定値を基に算出できる。 That is, in Equations 17 and 18, the three elastic constants C 0 , C 0 11 and C 0 44 relating to the iron single crystal are known values as described above, and the values of K 1 and K 2 are also The second sound speed V S2 and the third sound speed V T , and the first sound speed V S1 and the third sound speed V T have already been calculated in steps S8 to S10, respectively, and the series related to the crystal orientation distribution function. Both W 400 and W 420 values can be calculated based on the measured sound velocity.

一方、圧延鋼板は、orthorhombic対称性を有する連続体とみなすことができ、この圧延鋼板の表面を対称軸の方向に伝播する表面超音波、すなわち、本実施形態に係る表面超音波WH1の音速である第4音速VHは、以下の数式19を満たす。 On the other hand, the rolled steel sheet can be regarded as a continuum having orthorhombic symmetry, and the surface ultrasonic wave propagating in the direction of the symmetry axis on the surface of the rolled steel sheet, that is, the speed of sound of the surface ultrasonic wave WH1 according to the present embodiment. The fourth sound speed V H satisfies the following Expression 19.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

上述した数式19において、多結晶体の弾性定数C11、C31、C33、C55は、それぞれ、数式3、数式10、数式5、数式7に示すように、全て、結晶方位分布関数に係る級数W400、W420及びW440で表せるので、数式19は、以下の数式20のように示すことができる。 In the above Equation 19, the polycrystal elastic constants C 11 , C 31 , C 33 , and C 55 are all expressed in the crystal orientation distribution function as shown in Equation 3, Equation 10, Equation 5, and Equation 7, respectively. Since it can be expressed by such series W 400 , W 420 and W 440 , Equation 19 can be expressed as Equation 20 below.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

数式20において、上述したように、結晶方位分布関数に係る級数W400及びW420は既知の値であり、且つ、ステップS11において、板厚方向に変位する表面超音波WH1の音速である第4音速VHが既に算出されているため、残りの結晶方位分布関数に係る級数W440の値を算出することができる。 In Equation 20, as described above, the series W 400 and W 420 related to the crystal orientation distribution function are known values, and in step S11, the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H1 displaced in the plate thickness direction is the first. Since the 4-sonic velocity V H has already been calculated, the value of the series W 440 related to the remaining crystal orientation distribution function can be calculated.

上述の処理を経ることにより、結晶方位分布関数に係る3つの級数W400、W420、W440が算出できることから、これらの値を数式3〜数式11に代入することにより、数式1に示された圧延鋼板の弾性率テンソル(弾性定数行列)Tにおける9つの異なる弾性定数、すなわち圧延鋼板を構成する多結晶体に係る全ての弾性定数を算出することができる。 Through the above processing, three series W 400 , W 420 , and W 440 related to the crystal orientation distribution function can be calculated. Therefore, by substituting these values into Equations 3 to 11, Equation 1 shows Nine different elastic constants in the elastic modulus tensor (elastic constant matrix) T of the rolled steel sheet, that is, all the elastic constants related to the polycrystalline body constituting the rolled steel sheet can be calculated.

なお、本実施形態では、第4音速VHとして、図2に示した被計測板101の長手方向(圧延方向)に伝播した表面超音波WH1の音速を適用した例を示したが、図3に示した被計測板101の幅方向に伝播した表面超音波WH2の音速を適用することも可能である。 In the present embodiment, an example is shown in which the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H1 propagated in the longitudinal direction (rolling direction) of the measurement target plate 101 shown in FIG. 2 is applied as the fourth sound velocity V H. It is also possible to apply the sound velocity of the surface ultrasonic wave WH2 propagated in the width direction of the measurement target plate 101 shown in FIG.

第4音速VHとして、図3に示す表面超音波WH2の音速を用いた場合は、数式19に替えて数式21を適用する。 When the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H2 shown in FIG. 3 is used as the fourth sound velocity V H , Equation 21 is applied instead of Equation 19.

Figure 0004700475
Figure 0004700475

上述した数式21において、多結晶体の弾性定数C22、C23、C33、C44は、それぞれ、数式4、数式9、数式5、数式6に示すように、全て、結晶方位分布関数に係る級数W400、W420及びW440で表せるので、数式21においても、数式19と同様に、数式20のように示すことができる。 In Equation 21 described above, the elastic constants C 22 , C 23 , C 33 , and C 44 of the polycrystal are all expressed in the crystal orientation distribution function as shown in Equation 4, Equation 9, Equation 5, and Equation 6, respectively. Since it can be expressed by such series W 400 , W 420, and W 440 , Formula 21 can also be expressed as Formula 20, like Formula 19.

そして、第4音速VHとして図3に示す表面超音波WH2の音速を用いた場合も同様に、結晶方位分布関数に係る3つの級数W400、W420、W440が算出できることから、これらの値を数式3〜数式11に代入することにより、数式1に示された圧延鋼板の弾性率テンソル(弾性定数行列)Tにおける9つの異なる弾性定数、すなわち圧延鋼板を構成する多結晶体に係る全ての弾性定数を算出することができる。 Similarly, when the sound velocity of the surface ultrasonic wave W H2 shown in FIG. 3 is used as the fourth sound velocity V H , three series W 400 , W 420 , and W 440 related to the crystal orientation distribution function can be calculated. By substituting the values of Equations (3) to (11) into nine different elastic constants in the elastic modulus tensor (elastic constant matrix) T of the rolled steel plate shown in Equation 1, that is, the polycrystalline body constituting the rolled steel plate. All elastic constants can be calculated.

また、多結晶体の弾性定数のその他の算出方法としては、第4音速VHとして表面超音波WH1の音速を用いて算出したものと、第4音速VHとして表面超音波WH2の音速を用いて算出したものとを平均化して、当該弾性定数を算出するようにしてもよい。このように処理することにより、より正確な多結晶体の弾性定数を算出することができる。 Further, as another method of calculating the elastic constant of the polycrystalline body, as calculated using the speed of sound of the surface ultrasonic W H1 as the fourth acoustic velocity V H, the acoustic velocity of the surface ultrasonic W H2 as the fourth acoustic velocity V H The elastic constants may be calculated by averaging the values calculated using. By processing in this way, a more accurate elastic constant of the polycrystalline body can be calculated.

このステップS12により、弾性定数算出部74において多結晶体の弾性定数が算出されると、算出された多結晶体の弾性定数は、弾性定数算出部74から、被計測板101のヤング率測定や、降伏強度測定、或いは引張強度測定等を行う各種の測定装置に送られる。   When the elastic constant of the polycrystal body is calculated by the elastic constant calculation unit 74 by this step S12, the calculated elastic constant of the polycrystal body is obtained from the elastic constant calculation unit 74 by measuring the Young's modulus of the plate 101 to be measured, , Sent to various measuring devices for yield strength measurement or tensile strength measurement.

以上説明したように、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波発生部31において被計測板101の内部及び表面に超音波を発生させ(ステップS2、ステップS5)、超音波検出手段において、被計測板101の内部に発生した超音波であって長手方向に偏波した第1の横波超音波、被計測板101の内部に発生した超音波であって幅方向に偏波した第2の横波超音波、被計測板101の内部に発生した超音波であって板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、被計測板101の表面に発生した超音波であって板厚方向に変位する表面超音波をそれぞれ検出し(ステップS3、ステップS6)、第1音速算出部731において第1の横波超音波の音速を第1音速として算出し(ステップS8)、第2音速算出部732において第2の横波超音波の音速を第2音速として算出し(ステップS9)、第3音速算出部733において前記縦波超音波の音速を第3音速として算出し(ステップS10)、第4音速算出部734において板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出し(ステップS11)、弾性定数算出部74において、第1〜第4音速に基づいて、被計測板101を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出するようにしている(ステップS12)。   As described above, in the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment, the ultrasonic wave generation unit 31 generates ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement target plate 101 (steps S2 and S5), and the ultrasonic wave detection means First ultrasonic wave generated in the measurement plate 101 and polarized in the longitudinal direction, second ultrasonic wave generated in the measurement plate 101 and polarized in the width direction Transverse wave ultrasonic waves, ultrasonic waves generated inside the measurement target plate 101 and propagated in the plate thickness direction, and ultrasonic waves generated on the surface of the measurement target plate 101 and in the plate thickness direction. Displaced surface ultrasonic waves are respectively detected (steps S3 and S6), the first sound velocity calculation unit 731 calculates the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave as the first sound velocity (step S8), and the second sound velocity calculation unit 732. In the second The sound velocity of the wave ultrasonic wave is calculated as the second sound velocity (step S9), the sound velocity of the longitudinal ultrasonic wave is calculated as the third sound velocity in the third sound velocity calculating unit 733 (step S10), and the sound velocity of the fourth sound velocity calculating unit 734 is calculated. The sound velocity of the surface ultrasonic wave that is displaced in the plate thickness direction is calculated as the fourth sound velocity (step S11). In the elastic constant calculation unit 74, the polycrystalline body constituting the measured plate 101 based on the first to fourth sound velocities. The elastic constant is calculated using a predetermined calculation formula (step S12).

また、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波発生部31は、被計測板101の表面にレーザビームを照射して、上述した第1の横波超音波、第2の横波超音波、縦波超音波及び板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を発生させるようにしている(ステップS2、ステップS5)。   Further, in the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment, the ultrasonic wave generator 31 irradiates the surface of the measurement target plate 101 with a laser beam, and the above-described first transverse wave ultrasonic wave, second transverse wave ultrasonic wave, Each of the ultrasonic waves of the longitudinal wave and the surface ultrasonic wave displaced in the plate thickness direction is generated (steps S2 and S5).

また、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波検出手段は、被計測板101の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得部41と、当該レーザビーム取得部41で取得したレーザビームに基づいて、各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出するファブリ・ペロー干渉計50とを具備しており、第1〜第4音速算出部731〜734は、ファブリ・ペロー干渉計50で検出された各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が被計測板101の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出するようにしている。   Further, in the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment, the ultrasonic detection unit irradiates a laser beam to a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101 and acquires a laser beam reflected at the predetermined position. And a Fabry-Perot interferometer 50 for detecting a change in frequency with respect to the irradiated laser beam caused by vibration of each ultrasonic wave based on the laser beam acquired by the laser beam acquiring unit 41. The first to fourth sound velocity calculation units 731 to 734 are based on waveform data representing the frequency change of the laser beam in each ultrasonic wave detected by the Fabry-Perot interferometer 50. Finds the propagation time of propagation through the inside or surface of the measurement target plate 101, and calculates the sound speed of each ultrasonic wave based on the obtained propagation time.

本実施形態に係る弾性定数計測装置によれば、被計測板101に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面SH波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測することができる。   According to the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment, it is possible to measure the elastic constant of a polycrystal without using a surface SH wave without contact with the measurement target plate 101 and with a large separation distance.

なお、本実施形態に係る弾性定数計測装置を構成する図1〜図3、図5の各手段、並びに弾性定数計測方法を示した図6の各ステップは、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。   Each unit of FIGS. 1 to 3 and FIG. 5 constituting the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment and each step of FIG. 6 showing the elastic constant measuring method is stored in a RAM or ROM of a computer. It can be realized by running the program. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記憶媒体に記録し、あるいは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝播させて供給するためのコンピュータネットワーク(LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等)システムにおける通信媒体(光ファイバ等の有線回線や無線回線等)を用いることができる。   Specifically, the program is recorded in a storage medium such as a CD-ROM, or provided to a computer via various transmission media. As a storage medium for recording the program, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, and the like can be used in addition to the CD-ROM. On the other hand, as the transmission medium of the program, a communication medium (wired line such as an optical fiber, etc.) in a computer network (LAN, WAN such as the Internet, wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave A wireless line or the like.

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る弾性定数計測装置の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る弾性定数計測装置の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、あるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る弾性定数計測装置の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。   Moreover, not only the function of the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment is realized by executing a program supplied by a computer, but also an OS (Operating System) or other application in which the program is running on the computer. When the function of the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment is realized in cooperation with software, etc., or all or part of the processing of the supplied program is performed by a function expansion board or function expansion unit of the computer. Such a program is also included in the present invention when the function of the elastic constant measuring apparatus according to the present embodiment is realized.

本発明による弾性定数計測装置が実現された場合に、鋼板等の多結晶体の製造プロセスにおいて弾性定数を逐次計測し、その値を用いて製造工程にフィードバックし、多結晶体特性のばらつきを低減し、製造の安定化に役立てたり、計測値に応じて多結晶体の特性のランク付けを行ったり、後工程処理を替えて処理の効率化へ役立てる等の効果がある。   When the elastic constant measuring device according to the present invention is realized, the elastic constant is sequentially measured in the manufacturing process of a polycrystalline body such as a steel plate, and the measured value is fed back to the manufacturing process to reduce the variation in the characteristics of the polycrystalline body. In addition, there are effects such as helping to stabilize the production, ranking the characteristics of the polycrystalline body according to the measured value, and changing the post-process to help improve the efficiency of the process.

本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the elastic constant measuring device which concerns on embodiment of this invention. 弾性定数計測装置におけるヘッド部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the head part in an elastic constant measuring device. 弾性定数計測装置におけるヘッド部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the head part in an elastic constant measuring device. ファブリ・ペロー干渉計における共振曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the resonance curve in a Fabry-Perot interferometer. 弾性定数計測装置における演算処理装置の概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the arithmetic processing unit in an elastic constant measuring device. 本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置で行う弾性定数計測方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the elastic constant measuring method performed with the elastic constant measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 超音波発生用レーザ
20 超音波検出用レーザ
30 ヘッド部
31 超音波発生部
35 シリンドリカルレンズ
41 レーザビーム取得部
45a、45b 集光レンズ
46 ハーフミラー
50 干渉計(周波数変化検出手段)
60 光検出器
70 演算処理装置
71 ヘッド駆動制御部
72 波形データ記憶部
73 音速算出部
731 第1音速算出部
732 第2音速算出部
733 第3音速算出部
734 第4音速算出部
74 弾性定数算出部
91a〜91c 光ファイバ
92 集光レンズ
101 被計測板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic generation laser 20 Ultrasonic detection laser 30 Head part 31 Ultrasonic generation part 35 Cylindrical lens 41 Laser beam acquisition part 45a, 45b Condensing lens 46 Half mirror 50 Interferometer (frequency change detection means)
60 Photodetector 70 Arithmetic processing device 71 Head drive control unit 72 Waveform data storage unit 73 Sound speed calculation unit 731 First sound speed calculation unit 732 Second sound speed calculation unit 733 Third sound speed calculation unit 734 Fourth sound speed calculation unit 74 Elastic constant calculation Portions 91a to 91c Optical fiber 92 Condensing lens 101 Measurement plate

Claims (8)

被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出手段と、
前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出手段と
を有することを特徴とする弾性定数計測装置。
Ultrasonic generation means for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement target plate;
The ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and polarized in the longitudinal direction of the measurement target plate, the first transverse wave ultrasonic wave, the ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and the measurement target plate Second transverse wave ultrasonic waves polarized in the width direction of the wave, ultrasonic waves generated inside the measurement target plate and propagated in the thickness direction of the measurement target plate, and the measurement target plate Ultrasonic detection means for detecting ultrasonic waves generated on the surface of the surface ultrasonic waves that are displaced in the plate thickness direction,
First sound speed calculating means for calculating a sound speed of the first transverse wave ultrasonic wave detected by the ultrasonic wave detecting means as a first sound speed;
Second sound speed calculation means for calculating the sound speed of the second transverse wave ultrasonic wave detected by the ultrasonic wave detection means as a second sound speed;
Third sound speed calculating means for calculating a sound speed of the longitudinal ultrasonic wave detected by the ultrasonic wave detecting means as a third sound speed;
Fourth sound speed calculating means for calculating the sound speed of the surface ultrasonic wave displaced in the plate thickness direction detected by the ultrasonic wave detecting means as a fourth sound speed;
Based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed, the ultrasonic waves are generated inside the measurement target plate and are displaced in parallel to the surface of the measurement target plate. An elastic constant measuring device comprising: an elastic constant calculating means for calculating an elastic constant of a polycrystal constituting the plate to be measured using a predetermined calculation formula without using surface ultrasonic waves .
前記超音波発生手段は、前記被計測板の表面にレーザビームを照射して、前記第1の横波超音波、前記第2の横波超音波、前記縦波超音波及び前記板厚方向に変位する表面超音波を発生させることを特徴とする請求項1に記載の弾性定数計測装置。   The ultrasonic wave generation unit irradiates a surface of the measurement target plate with a laser beam, and is displaced in the first transverse wave ultrasonic wave, the second transverse wave ultrasonic wave, the longitudinal wave ultrasonic wave, and the plate thickness direction. 2. The elastic constant measuring apparatus according to claim 1, wherein surface acoustic waves are generated. 前記超音波検出手段は、
前記被計測板の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得手段と、
前記レーザビーム取得手段で取得したレーザビームに基づいて、前記各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出する周波数変化検出手段とを具備するものであり、
前記第1〜第4音速算出手段は、前記周波数変化検出手段で検出された前記各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が前記被計測板の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の弾性定数計測装置。
The ultrasonic detection means includes
Laser beam acquisition means for irradiating a predetermined position on the surface of the measurement target plate with a laser beam and acquiring the laser beam reflected at the predetermined position;
Frequency change detection means for detecting a change in frequency with respect to the irradiated laser beam caused by vibration of each ultrasonic wave based on the laser beam acquired by the laser beam acquisition means. ,
The first to fourth sound velocity calculating means are configured to detect each ultrasonic wave inside the measurement target plate based on waveform data representing a frequency change of a laser beam in each ultrasonic wave detected by the frequency change detecting means. 3. The elastic constant measuring apparatus according to claim 1, wherein a propagation time propagated through the surface is obtained, and a sound velocity of each ultrasonic wave is calculated based on the obtained propagation time.
被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出ステップと、
前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップと
を有することを特徴とする弾性定数計測方法。
An ultrasonic generation step for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement plate;
The ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and polarized in the longitudinal direction of the measurement target plate, the first transverse wave ultrasonic wave, the ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and the measurement target plate Second transverse wave ultrasonic waves polarized in the width direction of the wave, ultrasonic waves generated inside the measurement target plate and propagated in the thickness direction of the measurement target plate, and the measurement target plate An ultrasonic detection step of detecting each ultrasonic wave of the surface ultrasonic wave generated on the surface of the surface and displaced in the plate thickness direction;
A first sound velocity calculating step for calculating a sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a first sound velocity;
A second sound speed calculating step for calculating the sound speed of the second transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a second sound speed;
A third sound speed calculating step for calculating the sound speed of the longitudinal ultrasonic wave detected in the ultrasonic detection step as a third sound speed;
A fourth sound velocity calculating step for calculating the sound velocity of the surface ultrasonic wave displaced in the plate thickness direction detected in the ultrasonic wave detecting step as a fourth sound velocity;
Based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed, the ultrasonic waves are generated inside the measurement target plate and are displaced in parallel to the surface of the measurement target plate. An elastic constant measurement method comprising: calculating an elastic constant of a polycrystal constituting the measurement target plate using a predetermined calculation formula without using surface ultrasonic waves .
前記超音波発生ステップでは、前記被計測板の表面にレーザビームを照射して、前記第1の横波超音波、前記第2の横波超音波、前記縦波超音波及び前記板厚方向に変位する表面超音波を発生させることを特徴とする請求項4に記載の弾性定数計測方法。   In the ultrasonic wave generation step, the surface of the measurement target plate is irradiated with a laser beam to be displaced in the first transverse wave ultrasonic wave, the second transverse wave ultrasonic wave, the longitudinal wave ultrasonic wave, and the plate thickness direction. 5. The elastic constant measuring method according to claim 4, wherein surface ultrasonic waves are generated. 前記超音波検出ステップは、
前記被計測板の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得ステップと、
前記レーザビーム取得ステップで取得したレーザビームに基づいて、前記各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出する周波数変化検出ステップとを具備するものであり、
前記第1〜第4音速算出ステップでは、前記周波数変化検出ステップで検出された前記各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が前記被計測板の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出することを特徴とする請求項4又は5に記載の弾性定数計測方法。
The ultrasonic detection step includes
A laser beam acquisition step of irradiating a predetermined position on the surface of the measurement target plate with a laser beam and acquiring the laser beam reflected at the predetermined position;
A frequency change detecting step for detecting a change in frequency with respect to the irradiated laser beam caused by the vibration of each ultrasonic wave based on the laser beam acquired in the laser beam acquiring step. ,
In the first to fourth sound velocity calculation steps, each ultrasonic wave is generated inside the measurement target plate based on the waveform data representing the frequency change of the laser beam in each ultrasonic wave detected in the frequency change detection step. 6. The elastic constant measuring method according to claim 4 or 5, wherein a propagation time propagated through the surface is obtained, and a sound velocity of each ultrasonic wave is calculated based on the obtained propagation time.
被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第1の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第2の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第1の横波超音波の音速を第1音速として算出する第1音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第2の横波超音波の音速を第2音速として算出する第2音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第3音速として算出する第3音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第4音速として算出する第4音速算出ステップと、
前記第1音速、前記第2音速、前記第3音速及び前記第4音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
An ultrasonic generation step for generating ultrasonic waves inside and on the surface of the measurement plate;
The ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and polarized in the longitudinal direction of the measurement target plate, the first transverse wave ultrasonic wave, the ultrasonic wave generated inside the measurement target plate and the measurement target plate Second transverse wave ultrasonic waves polarized in the width direction of the wave, ultrasonic waves generated inside the measurement target plate and propagated in the thickness direction of the measurement target plate, and the measurement target plate An ultrasonic detection step of detecting each ultrasonic wave of the surface ultrasonic wave generated on the surface of the surface and displaced in the plate thickness direction;
A first sound velocity calculating step for calculating a sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a first sound velocity;
A second sound speed calculating step for calculating the sound speed of the second transverse wave ultrasonic wave detected in the ultrasonic wave detecting step as a second sound speed;
A third sound speed calculating step for calculating the sound speed of the longitudinal ultrasonic wave detected in the ultrasonic detection step as a third sound speed;
A fourth sound velocity calculating step for calculating the sound velocity of the surface ultrasonic wave displaced in the plate thickness direction detected in the ultrasonic wave detecting step as a fourth sound velocity;
Based on the first sound speed, the second sound speed, the third sound speed, and the fourth sound speed, the ultrasonic waves are generated inside the measurement target plate and are displaced in parallel to the surface of the measurement target plate. A program for causing a computer to execute an elastic constant calculation step of calculating an elastic constant of a polycrystal constituting the measurement target plate using a predetermined calculation formula without using surface ultrasonic waves .
請求項7に記載のプログラムをコンピュータに読み取り可能に記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium in which the program according to claim 7 is stored in a computer-readable manner.
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