結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
【課題】 超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する際に、超音波の減衰率の算出を正確にできるようにして、結晶粒径の計測を高精度に行うことができるようにする。
【解決手段】 第１の波形検出手段６で検出した板波Ａの波形のうち、送信プローブ１が配置された第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第１の計算域波形部を抽出し、第１の計算域波形部におけるエネルギー値Ｅｎ１を算出するとともに、第２の波形検出手段８で検出した板波Ａの波形のうち、前記第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第２の計算域波形部を抽出し、第２の計算域波形部におけるエネルギー値Ｅｎ２を算出して、算出したエネルギー値Ｅｎ１とエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて板波Ａの減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するようにする。
【解決手段】 第１の波形検出手段６で検出した板波Ａの波形のうち、送信プローブ１が配置された第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第１の計算域波形部を抽出し、第１の計算域波形部におけるエネルギー値Ｅｎ１を算出するとともに、第２の波形検出手段８で検出した板波Ａの波形のうち、前記第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第２の計算域波形部を抽出し、第２の計算域波形部におけるエネルギー値Ｅｎ２を算出して、算出したエネルギー値Ｅｎ１とエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて板波Ａの減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、結晶粒径計測装置での処理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。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板等の材料の結晶粒径を測定する方法として、材料の組織の顕微鏡写真を撮ることによって測定する方法が知られている。しかし、この方法は破壊試験であるため、例えば、鋼板等の製造プロセスおいては使用することができなかった。そこで、鋼板等の材料の結晶粒径を非破壊試験で測定する方法として、超音波の減衰率を利用した測定が考えられていた。
【０００３】
例えば、従来の結晶粒径計測装置としては、超音波の送受信プローブを用いて、この送受信プローブから超音波を被計測板の表面に対して垂直方向に、すなわち被計測板の板厚方向に放射し、被計測板から返ってくる超音波をこの送受信プローブで受信して、放射した超音波に対する減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するものがある。また、超音波を用いた被検体の結晶形状を計測するものとして、下記の特許文献１に挙げるものもある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０８１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波を被計測板の板厚方向に放射して結晶粒径を計測する結晶粒径計測装置では、被計測板の板厚が薄い場合には、板厚方向への超音波の伝播と被計測板の表面からの反射波との分離が難しくなり、その結果、超音波の減衰率の算出に誤差が生じて高精度な結晶粒径の計測ができなかった。
【０００６】
また、特許文献１では、超音波を被検体に表面波として伝播させており被検体の結晶粒のアスペクト比を計測するものであるが、この特許文献１の技術では、被計測板の結晶粒径の絶対値そのものを計測することはできなかった。
【０００７】
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、超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する際に、超音波の減衰率の算出を正確にできるようにして、結晶粒径の計測を高精度に行うことが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】
本発明の結晶粒径計測装置は、被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射手段と、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出手段と、前記第１の波形検出手段で検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出手段と、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出手段と、前記第２の波形検出手段で検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出手段と、前記第１のエネルギー算出手段で算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出手段で算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出手段と、前記減衰率算出手段で算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段とを有する。
【０００９】
本発明の結晶粒径計測方法は、超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置で用いる結晶粒径計測方法であって、前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとを有する。
【００１０】
本発明のプログラムは、超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置での処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとをコンピュータに実行させる。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被計測板の結晶粒径を計測する際に、第１の位置に配設された超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置からそれぞれ異なる距離だけ離れた位置に配設された第１及び第２の波形検出手段で受信して波形を検出し、検出した各波形から、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある各計算域波形部を抽出して各エネルギー値を求め、求めた各エネルギー値に基づいて超音波の減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するようにしたので、散乱ノイズの波形部を含まない各エネルギー値に基づいて超音波の減衰率を算出することができ、超音波の減衰率の算出を正確に行うことができる。これにより、結晶粒径の計測を高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１０１は支持体１０２によって支持された鋼板等の被計測板であり、１００は被計測板１０１の結晶粒径を測定する結晶粒径計測装置である。
【００１４】
結晶粒径計測装置１００では、被計測板１０１の表面に対して３つのプローブを配置して、被計測板１０１の結晶粒径を測定する。１は被計測板１０１の表面の所定位置（第１の位置）に配置され、被計測板１０１に対して超音波を放射する送信プローブである。２は送信プローブ１から第１の距離だけ離れた第２の位置に配置され、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａを受信する第１の受信プローブである。３は送信プローブ１から前記第１の距離とは異なる第２の距離だけ離れた第３の位置に配置され、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａを受信する第２の受信プローブである。
【００１５】
図１において、４は超音波を発振する超音波発振部であり、発振した超音波を送信プローブ１を介して被計測板１０１に放射し、被計測板１０１に板波Ａを発生させるものである。本実施の形態では、超音波発振部４及び送信プローブ１をあわせて超音波放射手段１０と称する。
【００１６】
５は送信プローブ１と被計測板１０１との接触面で反射した超音波Ｂの波形を検出する反射エコー検出手段である。本実施の形態では、反射エコー検出手段５で検出した超音波Ｂの波形を送信プローブ１から放射した板波Ａの原波形として用いる。
【００１７】
６は第１の受信プローブ２が配置された第２の位置で板波Ａの波形を検出する第１の波形検出手段である。７は第１の波形検出手段６で検出した板波Ａの波形のうち、反射エコー検出手段５で検出した板波Ａの原波形（超音波Ｂの波形）と所定の相関関係にある波形部を抽出して第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する第１のエネルギー算出手段である。
【００１８】
８は第２の受信プローブ３が配置された第３の位置で板波Ａの波形を検出する第２の波形検出手段である。９は第２の波形検出手段８で検出した板波Ａの波形のうち、反射エコー検出手段５で検出した板波Ａの原波形と所定の相関関係にある波形部を抽出して第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出する第２のエネルギー算出手段である。
【００１９】
１１は第１のエネルギー算出手段７で算出した第１のエネルギー値Ｅｎ１と、第２のエネルギー算出手段９で算出した第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出する減衰率算出手段である。１２は減衰率算出手段１１で算出した板波Ａの減衰率に基づいて、被計測板１０１における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段である。
【００２０】
本実施の形態における結晶粒径計測装置１００では、反射エコー検出手段５、第１のエネルギー算出手段６及び第２のエネルギー算出手段８をデジタルオシロスコープで構成し、第１のエネルギー算出手段７、第２のエネルギー算出手段９、減衰率算出手段１１及び結晶粒径算出手段１２をパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置で構成している。
【００２１】
次に、結晶粒径計測装置１００における計測方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置１００で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。
【００２２】
まず、ステップＳ１０１では、送信プローブ１を被計測板１０１の表面の第１の位置に配置した後、超音波発振部４から送信プローブ１を介して超音波を放射し、被計測板１０１に板波Ａを発生させる。
【００２３】
続いて、ステップＳ１０２では、反射エコー検出手段５で送信プローブ１と被計測板１０１との接触面で反射した超音波Ｂの波形を板波Ａの原波形として検出する。
【００２４】
続いて、ステップＳ１０３では、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａの波形を第２の位置において、第１の受信プローブ２を介して第１の波形検出手段６で検出する。この第１の波形検出手段６で検出された板波Ａの波形（以下、第１の検出波形とする）の一例を図３に示す。
【００２５】
図３に示された第１の検出波形は、その縦軸が板波Ａの振幅の大きさを電圧で示したものであり、その横軸が経過時間を示したものである。本実施の形態においては、被計測板１０１の板厚が０．２ｍｍ、第１の受信プローブ２が送信プローブ１から６０ｍｍ離れた位置に配置され、また、板波Ａとして板厚変化による速度変化の小さいＳ0モードの板波を用いている。図３に示すように、第１の検出波形は、いくつかのまとまりを持った波形部で構成されていることがわかる。また、一番大きい振幅の大きさは０．９Ｖ程度となっている。
【００２６】
続いて、ステップＳ１０４では、第１のエネルギー算出手段７において、ステップＳ１０３で検出された第１の検出波形と、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形との相関演算を行い、ステップＳ１０３で検出された第１の検出波形のうち、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形と相関が一番強い波形部を抽出する。
【００２７】
この結果、図３に示された第１の検出波形を構成する波形部のうち、一番大きい振幅（０．９Ｖ程度）の前後を含む所定領域からなる第１の計算域波形部Ｙが抽出される。この抽出された第１の計算域波形部Ｙを図４に示す。図４に示すように、第１の計算域波形部Ｙは、０．９Ｖ程度の一番大きい振幅の前後を含む６．０μｓｅｃ程度の領域である。また、図３に示された第１の検出波形を構成する波形部のうち、第１の計算域波形部Ｙ以外の波形部は、板波Ａが送信プローブ１から第１の受信プローブ２が配設されている第２の位置に至るまでの間に被計測板１０１の結晶の界面で散乱して、第１の受信プローブ２に遅れて到達した散乱ノイズの波形部である。
【００２８】
続いて、ステップＳ１０５では、第１のエネルギー算出手段７において、ステップＳ１０４で抽出した第１の計算域波形部Ｙにおけるエネルギー値である第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する。具体的に、第１のエネルギー算出手段７は、例えば、振幅２乗の積分値、あるいは高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformation）を用いた特定周波数領域のパワースペクトルを利用して第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する。図５に、第１の計算域波形部Ｙにおけるエネルギー値Ｅｎ１の算出イメージを示す。図５の斜線で示した部分の合計がエネルギー値Ｅｎ１となる。その後、第１の受信プローブ２を被計測板１０１の表面から離間させる。
【００２９】
続いて、ステップＳ１０６では、第２の受信プローブ３を被計測板１０１の表面の第２の位置に配置した後、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａの波形を第３の位置において、第２の受信プローブ３を介して第２の波形検出手段８で検出する。この第２の波形検出手段８で検出された板波Ａの波形（以下、第２の検出波形とする）の一例を図６に示す。
【００３０】
図６に示された第２の検出波形は、図３に示された第１の検出波形と同様に、その縦軸が板波Ａの振幅の大きさを電圧で示したものであり、その横軸が経過時間を示したものである。また、本実施の形態においては、被計測板１０１の板厚が０．２ｍｍ、第２の受信プローブ３が送信プローブ１から１００ｍｍ離れた位置に配置され、板波Ａとして板厚変化による速度変化の小さいＳ0モードの板波を用いている。図６に示すように、第２の検出波形も、いくつかのまとまりを持った波形部で構成されていることがわかる。また、一番大きい振幅の大きさは０．６Ｖ程度となっている。
【００３１】
続いて、ステップＳ１０７では、第２のエネルギー算出手段９において、ステップＳ１０６で検出された第２の検出波形と、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形との相関演算を行い、ステップＳ１０６で検出された第２の検出波形のうち、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形と相関が一番強い波形部を抽出する。
【００３２】
この結果、図６に示された第２の検出波形を構成する波形部のうち、一番大きい振幅（０．６Ｖ程度）の前後を含む所定領域からなる第２の計算域波形部Ｚが抽出される。また、図６に示された第２の検出波形を構成する波形部のうち、第２の計算域波形部Ｚ以外の波形部は、板波Ａが送信プローブ１から第２の受信プローブ３が配設されている第３の位置に至るまでの間に被計測板１０１の結晶の界面で散乱して、第２の受信プローブ３に遅れて到達した散乱ノイズの波形部である。
【００３３】
続いて、ステップＳ１０８では、第２のエネルギー算出手段９において、ステップＳ１０７で抽出した第２の計算域波形部Ｚにおけるエネルギー値である第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出する。この場合の第２のエネルギー値Ｅｎ２の算出方法は、ステップＳ１０５における第１のエネルギー値Ｅｎ１の算出方法と同様である。
【００３４】
続いて、ステップＳ１０９では、減衰率算出手段１１において、ステップＳ１０５で算出された第１のエネルギー値Ｅｎ１と、ステップＳ１０８で算出された第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出する。
【００３５】
ここで、具体的に、板波Ａの減衰率の算出方法について説明する。
一般に、第１のエネルギー値Ｅｎ１と第２のエネルギー値Ｅｎ２との関係は、以下の数式１により表せる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
数式１において、距離ｘ及び被計測板１０１の板厚ｄは既知の値であるため、第１のエネルギー値Ｅｎ１及び第２のエネルギー値Ｅｎ２に基づいて、板波Ａの減衰率αを算出することができる。
【００３８】
続いて、ステップＳ１１０では、結晶粒径算出手段１２において、ステップＳ１０９で算出した板波Ａの減衰率αに基づいて、被計測板１０１の平均結晶粒径を算出する。
【００３９】
ここで、具体的に、被計測板１０１の平均結晶粒径の算出方法について説明する。
まず、被計測板１０１に対して放射する超音波の所定波長における減衰率と平均結晶粒径との関係を実験等により予め算出しておく。図７は、減衰率と平均結晶粒径との関係を示した特性図である。図７に示す特性では、その縦軸が超音波の減衰率を示したものであり、その横軸が平均結晶粒径を示したものである。また、図７の●、○、＊は、測定したサンプル毎の特性を示している。ここで、超音波の減衰率αは、結晶粒径Ｄ、超音波波長λに対して、例えば、Ｄがλと同程度の領域では、以下の数式２で示す依存性が理論的あるいは実験的にも検証されている。
【００４０】
【数２】
【００４１】
数式２からもわかるように、超音波波長λは既知の値であるため、超音波の減衰率αと結晶粒径Ｄとは１対１の相関関係にある。したがって、図７に示した特性により校正線を得ることができる。
【００４２】
そして、ステップＳ１１０での平均結晶粒径を算出は、ステップＳ１０９で算出した板波Ａの減衰率αと、予め算出していた図７に示す校正線とに基づいて行われる。
【００４３】
このステップＳ１０１〜ステップＳ１１０までの処理を経ることにより、板波Ａの減衰率による被計測板１０１の平均結晶粒径の算出が行われる。
【００４４】
本実施の形態によれば、第１の波形検出手段６で検出した第１の検出波形のうち、送信プローブ１が配置された第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第１の計算域波形部Ｙを抽出して、第２の位置における第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出するとともに、第２の波形検出手段８で検出した第２の検出波形のうち、前記第１の位置での板波Ａの波形と相関が一番強い第２の計算域波形部Ｚを抽出して、第３の位置における第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出して、算出した第１のエネルギー値Ｅｎ１と第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出するようにしたので、板波Ａの減衰率を算出する際に、散乱ノイズの波形部を含まない各エネルギー値に基づいて算出を行うことができ、超音波の減衰率の算出を正確に行うことができる。これにより、結晶粒径の計測を高精度に行うことが可能となる。
【００４５】
なお、本実施の形態の結晶粒径計測装置１００では、送信プローブ１から放射された板波Ａの原波形を第２の位置及び第３の位置でそれぞれ検出するために、受信プローブを２つ備えるようにしているが、例えば、受信プローブを１つのみ備えるようにして、始めに第２の位置で板波Ａの波形を検出し、その後、この受信プローブを第３の位置に移動させて板波Ａの波形を検出するようにしてもよい。この場合には、波形検出手段及びエネルギー算出手段をそれぞれ１つずつ設けた構成とすることができ、このような構成の結晶粒径計測装置も本発明に含まれる。
【００４６】
また、本実施の形態における結晶粒径計測装置を構成する図１の各手段、並びに結晶粒径計測方法を示した図２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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の形態における結晶粒径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の形態における結晶粒径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の形態における結晶粒径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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。
【図３】第１の波形検出手段で検出された第１の検出波形の一例を示した図である。
【図４】第１のエネルギー算出手段で抽出された第１の計算域波形部の一例を示した図である。
【図５】第１の計算域波形部におけるエネルギー値の算出イメージを示した図である。
【図６】第２の波形検出手段で検出された第２の検出波形の一例を示した図である。
【図７】減衰率と平均結晶粒径との関係を示した特性図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 送信プローブ
２ 第１の受信プローブ
３ 第２の受信プローブ
４ 超音波発振部
５ 反射エコー検出手段
６ 第１の波形検出手段
７ 第１のエネルギー算出手段
８ 第２の波形検出手段
９ 第２のエネルギー算出手段
１０ 超音波放射手段
１１ 減衰率算出手段
１２ 結晶粒径算出手段
１００ 結晶粒径計測装置
１０１ 被計測板
１０２ 支持体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、結晶粒径計測装置での処理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。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板等の材料の結晶粒径を測定する方法として、材料の組織の顕微鏡写真を撮ることによって測定する方法が知られている。しかし、この方法は破壊試験であるため、例えば、鋼板等の製造プロセスおいては使用することができなかった。そこで、鋼板等の材料の結晶粒径を非破壊試験で測定する方法として、超音波の減衰率を利用した測定が考えられていた。
【０００３】
例えば、従来の結晶粒径計測装置としては、超音波の送受信プローブを用いて、この送受信プローブから超音波を被計測板の表面に対して垂直方向に、すなわち被計測板の板厚方向に放射し、被計測板から返ってくる超音波をこの送受信プローブで受信して、放射した超音波に対する減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するものがある。また、超音波を用いた被検体の結晶形状を計測するものとして、下記の特許文献１に挙げるものもある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０８１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波を被計測板の板厚方向に放射して結晶粒径を計測する結晶粒径計測装置では、被計測板の板厚が薄い場合には、板厚方向への超音波の伝播と被計測板の表面からの反射波との分離が難しくなり、その結果、超音波の減衰率の算出に誤差が生じて高精度な結晶粒径の計測ができなかった。
【０００６】
また、特許文献１では、超音波を被検体に表面波として伝播させており被検体の結晶粒のアスペクト比を計測するものであるが、この特許文献１の技術では、被計測板の結晶粒径の絶対値そのものを計測することはできなかった。
【０００７】
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、超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する際に、超音波の減衰率の算出を正確にできるようにして、結晶粒径の計測を高精度に行うことが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】
本発明の結晶粒径計測装置は、被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射手段と、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出手段と、前記第１の波形検出手段で検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出手段と、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出手段と、前記第２の波形検出手段で検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出手段と、前記第１のエネルギー算出手段で算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出手段で算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出手段と、前記減衰率算出手段で算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段とを有する。
【０００９】
本発明の結晶粒径計測方法は、超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置で用いる結晶粒径計測方法であって、前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとを有する。
【００１０】
本発明のプログラムは、超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置での処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとをコンピュータに実行させる。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被計測板の結晶粒径を計測する際に、第１の位置に配設された超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置からそれぞれ異なる距離だけ離れた位置に配設された第１及び第２の波形検出手段で受信して波形を検出し、検出した各波形から、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある各計算域波形部を抽出して各エネルギー値を求め、求めた各エネルギー値に基づいて超音波の減衰率を算出して被計測板の結晶粒径を計測するようにしたので、散乱ノイズの波形部を含まない各エネルギー値に基づいて超音波の減衰率を算出することができ、超音波の減衰率の算出を正確に行うことができる。これにより、結晶粒径の計測を高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１０１は支持体１０２によって支持された鋼板等の被計測板であり、１００は被計測板１０１の結晶粒径を測定する結晶粒径計測装置である。
【００１４】
結晶粒径計測装置１００では、被計測板１０１の表面に対して３つのプローブを配置して、被計測板１０１の結晶粒径を測定する。１は被計測板１０１の表面の所定位置（第１の位置）に配置され、被計測板１０１に対して超音波を放射する送信プローブである。２は送信プローブ１から第１の距離だけ離れた第２の位置に配置され、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａを受信する第１の受信プローブである。３は送信プローブ１から前記第１の距離とは異なる第２の距離だけ離れた第３の位置に配置され、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａを受信する第２の受信プローブである。
【００１５】
図１において、４は超音波を発振する超音波発振部であり、発振した超音波を送信プローブ１を介して被計測板１０１に放射し、被計測板１０１に板波Ａを発生させるものである。本実施の形態では、超音波発振部４及び送信プローブ１をあわせて超音波放射手段１０と称する。
【００１６】
５は送信プローブ１と被計測板１０１との接触面で反射した超音波Ｂの波形を検出する反射エコー検出手段である。本実施の形態では、反射エコー検出手段５で検出した超音波Ｂの波形を送信プローブ１から放射した板波Ａの原波形として用いる。
【００１７】
６は第１の受信プローブ２が配置された第２の位置で板波Ａの波形を検出する第１の波形検出手段である。７は第１の波形検出手段６で検出した板波Ａの波形のうち、反射エコー検出手段５で検出した板波Ａの原波形（超音波Ｂの波形）と所定の相関関係にある波形部を抽出して第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する第１のエネルギー算出手段である。
【００１８】
８は第２の受信プローブ３が配置された第３の位置で板波Ａの波形を検出する第２の波形検出手段である。９は第２の波形検出手段８で検出した板波Ａの波形のうち、反射エコー検出手段５で検出した板波Ａの原波形と所定の相関関係にある波形部を抽出して第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出する第２のエネルギー算出手段である。
【００１９】
１１は第１のエネルギー算出手段７で算出した第１のエネルギー値Ｅｎ１と、第２のエネルギー算出手段９で算出した第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出する減衰率算出手段である。１２は減衰率算出手段１１で算出した板波Ａの減衰率に基づいて、被計測板１０１における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段である。
【００２０】
本実施の形態における結晶粒径計測装置１００では、反射エコー検出手段５、第１のエネルギー算出手段６及び第２のエネルギー算出手段８をデジタルオシロスコープで構成し、第１のエネルギー算出手段７、第２のエネルギー算出手段９、減衰率算出手段１１及び結晶粒径算出手段１２をパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置で構成している。
【００２１】
次に、結晶粒径計測装置１００における計測方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置１００で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。
【００２２】
まず、ステップＳ１０１では、送信プローブ１を被計測板１０１の表面の第１の位置に配置した後、超音波発振部４から送信プローブ１を介して超音波を放射し、被計測板１０１に板波Ａを発生させる。
【００２３】
続いて、ステップＳ１０２では、反射エコー検出手段５で送信プローブ１と被計測板１０１との接触面で反射した超音波Ｂの波形を板波Ａの原波形として検出する。
【００２４】
続いて、ステップＳ１０３では、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａの波形を第２の位置において、第１の受信プローブ２を介して第１の波形検出手段６で検出する。この第１の波形検出手段６で検出された板波Ａの波形（以下、第１の検出波形とする）の一例を図３に示す。
【００２５】
図３に示された第１の検出波形は、その縦軸が板波Ａの振幅の大きさを電圧で示したものであり、その横軸が経過時間を示したものである。本実施の形態においては、被計測板１０１の板厚が０．２ｍｍ、第１の受信プローブ２が送信プローブ１から６０ｍｍ離れた位置に配置され、また、板波Ａとして板厚変化による速度変化の小さいＳ0モードの板波を用いている。図３に示すように、第１の検出波形は、いくつかのまとまりを持った波形部で構成されていることがわかる。また、一番大きい振幅の大きさは０．９Ｖ程度となっている。
【００２６】
続いて、ステップＳ１０４では、第１のエネルギー算出手段７において、ステップＳ１０３で検出された第１の検出波形と、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形との相関演算を行い、ステップＳ１０３で検出された第１の検出波形のうち、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形と相関が一番強い波形部を抽出する。
【００２７】
この結果、図３に示された第１の検出波形を構成する波形部のうち、一番大きい振幅（０．９Ｖ程度）の前後を含む所定領域からなる第１の計算域波形部Ｙが抽出される。この抽出された第１の計算域波形部Ｙを図４に示す。図４に示すように、第１の計算域波形部Ｙは、０．９Ｖ程度の一番大きい振幅の前後を含む６．０μｓｅｃ程度の領域である。また、図３に示された第１の検出波形を構成する波形部のうち、第１の計算域波形部Ｙ以外の波形部は、板波Ａが送信プローブ１から第１の受信プローブ２が配設されている第２の位置に至るまでの間に被計測板１０１の結晶の界面で散乱して、第１の受信プローブ２に遅れて到達した散乱ノイズの波形部である。
【００２８】
続いて、ステップＳ１０５では、第１のエネルギー算出手段７において、ステップＳ１０４で抽出した第１の計算域波形部Ｙにおけるエネルギー値である第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する。具体的に、第１のエネルギー算出手段７は、例えば、振幅２乗の積分値、あるいは高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformation）を用いた特定周波数領域のパワースペクトルを利用して第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出する。図５に、第１の計算域波形部Ｙにおけるエネルギー値Ｅｎ１の算出イメージを示す。図５の斜線で示した部分の合計がエネルギー値Ｅｎ１となる。その後、第１の受信プローブ２を被計測板１０１の表面から離間させる。
【００２９】
続いて、ステップＳ１０６では、第２の受信プローブ３を被計測板１０１の表面の第２の位置に配置した後、被計測板１０１を伝播してきた板波Ａの波形を第３の位置において、第２の受信プローブ３を介して第２の波形検出手段８で検出する。この第２の波形検出手段８で検出された板波Ａの波形（以下、第２の検出波形とする）の一例を図６に示す。
【００３０】
図６に示された第２の検出波形は、図３に示された第１の検出波形と同様に、その縦軸が板波Ａの振幅の大きさを電圧で示したものであり、その横軸が経過時間を示したものである。また、本実施の形態においては、被計測板１０１の板厚が０．２ｍｍ、第２の受信プローブ３が送信プローブ１から１００ｍｍ離れた位置に配置され、板波Ａとして板厚変化による速度変化の小さいＳ0モードの板波を用いている。図６に示すように、第２の検出波形も、いくつかのまとまりを持った波形部で構成されていることがわかる。また、一番大きい振幅の大きさは０．６Ｖ程度となっている。
【００３１】
続いて、ステップＳ１０７では、第２のエネルギー算出手段９において、ステップＳ１０６で検出された第２の検出波形と、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形との相関演算を行い、ステップＳ１０６で検出された第２の検出波形のうち、ステップＳ１０２で検出された板波Ａの原波形と相関が一番強い波形部を抽出する。
【００３２】
この結果、図６に示された第２の検出波形を構成する波形部のうち、一番大きい振幅（０．６Ｖ程度）の前後を含む所定領域からなる第２の計算域波形部Ｚが抽出される。また、図６に示された第２の検出波形を構成する波形部のうち、第２の計算域波形部Ｚ以外の波形部は、板波Ａが送信プローブ１から第２の受信プローブ３が配設されている第３の位置に至るまでの間に被計測板１０１の結晶の界面で散乱して、第２の受信プローブ３に遅れて到達した散乱ノイズの波形部である。
【００３３】
続いて、ステップＳ１０８では、第２のエネルギー算出手段９において、ステップＳ１０７で抽出した第２の計算域波形部Ｚにおけるエネルギー値である第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出する。この場合の第２のエネルギー値Ｅｎ２の算出方法は、ステップＳ１０５における第１のエネルギー値Ｅｎ１の算出方法と同様である。
【００３４】
続いて、ステップＳ１０９では、減衰率算出手段１１において、ステップＳ１０５で算出された第１のエネルギー値Ｅｎ１と、ステップＳ１０８で算出された第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出する。
【００３５】
ここで、具体的に、板波Ａの減衰率の算出方法について説明する。
一般に、第１のエネルギー値Ｅｎ１と第２のエネルギー値Ｅｎ２との関係は、以下の数式１により表せる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
数式１において、距離ｘ及び被計測板１０１の板厚ｄは既知の値であるため、第１のエネルギー値Ｅｎ１及び第２のエネルギー値Ｅｎ２に基づいて、板波Ａの減衰率αを算出することができる。
【００３８】
続いて、ステップＳ１１０では、結晶粒径算出手段１２において、ステップＳ１０９で算出した板波Ａの減衰率αに基づいて、被計測板１０１の平均結晶粒径を算出する。
【００３９】
ここで、具体的に、被計測板１０１の平均結晶粒径の算出方法について説明する。
まず、被計測板１０１に対して放射する超音波の所定波長における減衰率と平均結晶粒径との関係を実験等により予め算出しておく。図７は、減衰率と平均結晶粒径との関係を示した特性図である。図７に示す特性では、その縦軸が超音波の減衰率を示したものであり、その横軸が平均結晶粒径を示したものである。また、図７の●、○、＊は、測定したサンプル毎の特性を示している。ここで、超音波の減衰率αは、結晶粒径Ｄ、超音波波長λに対して、例えば、Ｄがλと同程度の領域では、以下の数式２で示す依存性が理論的あるいは実験的にも検証されている。
【００４０】
【数２】
【００４１】
数式２からもわかるように、超音波波長λは既知の値であるため、超音波の減衰率αと結晶粒径Ｄとは１対１の相関関係にある。したがって、図７に示した特性により校正線を得ることができる。
【００４２】
そして、ステップＳ１１０での平均結晶粒径を算出は、ステップＳ１０９で算出した板波Ａの減衰率αと、予め算出していた図７に示す校正線とに基づいて行われる。
【００４３】
このステップＳ１０１〜ステップＳ１１０までの処理を経ることにより、板波Ａの減衰率による被計測板１０１の平均結晶粒径の算出が行われる。
【００４４】
本実施の形態によれば、第１の波形検出手段６で検出した第１の検出波形のうち、送信プローブ１が配置された第１の位置における板波Ａの原波形と相関が一番強い第１の計算域波形部Ｙを抽出して、第２の位置における第１のエネルギー値Ｅｎ１を算出するとともに、第２の波形検出手段８で検出した第２の検出波形のうち、前記第１の位置での板波Ａの波形と相関が一番強い第２の計算域波形部Ｚを抽出して、第３の位置における第２のエネルギー値Ｅｎ２を算出して、算出した第１のエネルギー値Ｅｎ１と第２のエネルギー値Ｅｎ２とに基づいて、板波Ａの減衰率を算出するようにしたので、板波Ａの減衰率を算出する際に、散乱ノイズの波形部を含まない各エネルギー値に基づいて算出を行うことができ、超音波の減衰率の算出を正確に行うことができる。これにより、結晶粒径の計測を高精度に行うことが可能となる。
【００４５】
なお、本実施の形態の結晶粒径計測装置１００では、送信プローブ１から放射された板波Ａの原波形を第２の位置及び第３の位置でそれぞれ検出するために、受信プローブを２つ備えるようにしているが、例えば、受信プローブを１つのみ備えるようにして、始めに第２の位置で板波Ａの波形を検出し、その後、この受信プローブを第３の位置に移動させて板波Ａの波形を検出するようにしてもよい。この場合には、波形検出手段及びエネルギー算出手段をそれぞれ１つずつ設けた構成とすることができ、このような構成の結晶粒径計測装置も本発明に含まれる。
【００４６】
また、本実施の形態における結晶粒径計測装置を構成する図１の各手段、並びに結晶粒径計測方法を示した図２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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の形態における結晶粒径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の形態における結晶粒径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の形態における結晶粒径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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における結晶粒径計測装置で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。
【図３】第１の波形検出手段で検出された第１の検出波形の一例を示した図である。
【図４】第１のエネルギー算出手段で抽出された第１の計算域波形部の一例を示した図である。
【図５】第１の計算域波形部におけるエネルギー値の算出イメージを示した図である。
【図６】第２の波形検出手段で検出された第２の検出波形の一例を示した図である。
【図７】減衰率と平均結晶粒径との関係を示した特性図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 送信プローブ
２ 第１の受信プローブ
３ 第２の受信プローブ
４ 超音波発振部
５ 反射エコー検出手段
６ 第１の波形検出手段
７ 第１のエネルギー算出手段
８ 第２の波形検出手段
９ 第２のエネルギー算出手段
１０ 超音波放射手段
１１ 減衰率算出手段
１２ 結晶粒径算出手段
１００ 結晶粒径計測装置
１０１ 被計測板
１０２ 支持体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射手段と、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出手段と、
前記第１の波形検出手段で検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出手段と、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出手段と、
前記第２の波形検出手段で検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出手段と、
前記第１のエネルギー算出手段で算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出手段で算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出手段と、
前記減衰率算出手段で算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段と
を有することを特徴とする結晶粒径計測装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出手段で抽出される第１及び第２の計算域波形部は、一番大きい振幅の前後を含む所定領域であることを特徴とする請求項１に記載の結晶粒径計測装置。
【請求項３】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出手段は、第１及び第２の計算域波形部の抽出の際に用いる前記超音波の原波形として、前記超音波放射手段と前記被計測板との接触面で反射した超音波の波形を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶粒径計測装置。
【請求項４】
超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置で用いる結晶粒径計測方法であって、
前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、
前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、
前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、
前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、
前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
を有することを特徴とする結晶粒径計測方法。
【請求項５】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出ステップで抽出される第１及び第２の計算域波形部は、一番大きい振幅の前後を含む所定領域であることを特徴とする請求項４に記載の結晶粒径計測方法。
【請求項６】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出ステップでは、第１及び第２の計算域波形部の抽出の際に用いる前記超音波の原波形として、前記超音波放射手段と前記被計測板との接触面で反射した超音波の波形を用いることを特徴とする請求項４又は５に記載の結晶粒径計測方法。
【請求項７】
超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置での処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、
前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、
前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、
前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、
前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
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。
【請求項１】
被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射手段と、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出手段と、
前記第１の波形検出手段で検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出手段と、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出手段と、
前記第２の波形検出手段で検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出手段と、
前記第１のエネルギー算出手段で算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出手段で算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出手段と、
前記減衰率算出手段で算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段と
を有することを特徴とする結晶粒径計測装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出手段で抽出される第１及び第２の計算域波形部は、一番大きい振幅の前後を含む所定領域であることを特徴とする請求項１に記載の結晶粒径計測装置。
【請求項３】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出手段は、第１及び第２の計算域波形部の抽出の際に用いる前記超音波の原波形として、前記超音波放射手段と前記被計測板との接触面で反射した超音波の波形を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の結晶粒径計測装置。
【請求項４】
超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置で用いる結晶粒径計測方法であって、
前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、
前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、
前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、
前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、
前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
を有することを特徴とする結晶粒径計測方法。
【請求項５】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出ステップで抽出される第１及び第２の計算域波形部は、一番大きい振幅の前後を含む所定領域であることを特徴とする請求項４に記載の結晶粒径計測方法。
【請求項６】
前記第１及び前記第２のエネルギー算出ステップでは、第１及び第２の計算域波形部の抽出の際に用いる前記超音波の原波形として、前記超音波放射手段と前記被計測板との接触面で反射した超音波の波形を用いることを特徴とする請求項４又は５に記載の結晶粒径計測方法。
【請求項７】
超音波を放射する超音波放射手段を備えた結晶粒径計測装置での処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記超音波放射手段から被計測板の表面の第１の位置に超音波を放射して、前記被計測板に板波を発生させる超音波放射ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第１の距離だけ離れた第２の位置で受信して第１の検出波形を検出する第１の波形検出ステップと、
前記第１の波形検出ステップで検出した第１の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第１の計算域波形部を抽出して第１のエネルギー値を算出する第１のエネルギー算出ステップと、
前記超音波放射手段から放射された超音波を、前記第１の位置から第２の距離だけ離れた第３の位置で受信して第２の検出波形を検出する第２の波形検出ステップと、
前記第２の波形検出ステップで検出した第２の検出波形のうち、前記超音波放射手段から放射された超音波の原波形と所定の相関関係にある第２の計算域波形部を抽出して第２のエネルギー値を算出する第２のエネルギー算出ステップと、
前記第１のエネルギー算出ステップで算出した第１のエネルギー値と、前記第２のエネルギー算出ステップで算出した第２のエネルギー値とに基づいて、前記超音波放射手段から放射された超音波の減衰率を算出する減衰率算出ステップと、
前記減衰率算出ステップで算出した超音波の減衰率に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２８４３４９（Ｐ２００６−２８４３４９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０４１９２（Ｐ２００５−１０４１９２）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]