专利名称：金属材料的组织材质计测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于计测金属材料的组织材质的组织材质计测装置。
背景技术：
近几年，完成了试图根据用途来区分制作金属材料的组织材质的各种各样 的尝试。例如开始采用如下方法，即在冷却经过热轧后的金属材料时，通过用 高压喷射大量冷水以提高钢板的冷却速度，使其金属组织变化，从而使其具有 所希望的拉伸强度和延展性。然而，以往这样的制造方法在实际应用时，并没 有有效地计测制造出的金属材料是否满足要求的组织材质的方法。
艮卩，以往利用拉伸试验等的破坏试验来计测金属材料的拉伸强度，延展性、 成型性这样的机械性质。但是，这样的计测方法存在如下问题，即需要花费几 小时到几天的时间才能得到结果；另外，因为是破坏试验，所以不可能实施全 数计测。因此，从以前开始就强烈希望在非破坏的情况下计测金属材料的组织 材质。
针对这样的问题，作为在非破坏的情况下计测金属材料的组织材质的方法 之一，已知向金属材料、例如金属片发送超声波，并根据其传播特性来计测金 属片的组织材质的方法。在该方法中，能够根据利用哪种超声波的振动模式来 计测各种组织材质的特征值。例如，能够由纵波高频成分的衰减特性来检测出 金属片的结晶颗粒直径，而且能够得到与结晶颗粒直径具有强相关的屈服应力 或拉伸应力。另外，能够由横波的传播速度来检测出金属片的弹性系数，而且 能够由弹性系数的各向异性来得到表示金属片成型性的组织材质的一个特性 值、即朗克福特值(r值)的计测值。
在利用上述方法计测金属片(金属材料)的组织材质时，作为向金属片内发 送超音波的方法以及接收金属片内传播的超声波的方法，例如众所周知的使金 属片和压电元件接触的方法。但是，该方法存在如下问题，即由于必须通过液 体等使压电元件和金属片靠紧，所以尤其不适合生产线上的在线计测的问题，
以及由于振荡频率较低(〈lMHz)，所以尤其不适合结晶颗粒直径的计测的问题。 针对这点，近些年开始采用通过向金属片表面照射脉冲激光，从而使脉冲 状的超声波发送到金属片内的方法(例如，参照专利文献1)。在该方法中，例如 具有如下优点即从离开金属片的位置照射脉冲激光，从而能够向金属片内发 送超声波；以及通过縮短激光的脉冲幅度等，可以向金属片内发送包含几十 MHz以上的高频成分的脉冲超声波。
另外，近些年开始采用利用激光干涉仪来接收在金属片内传播的超声波的 方法。在该方法中，通过对用途与超声波发送用不同的金属片照射激光，使其 反射光与基准光产生干涉，从而读取在金属片的表面所出现的微小的超声波振 动。所以，上述方法具有可以从离开金属片的位置接收金属片表面所出现的微 小的超声波振动的优点，以及可以接收数十MHz以上的高频超声波振动。 专利文献1:日本专利特公昭61-54179号公报
然而，通过照射脉冲状的激光而向金属片内发送的脉冲超声波具有与其振 动模式相应的较强的方向性。这里，图7是向金属片内发送的脉冲超声波方向 性的示意图。(a)是纵波的振动强度分布的示意图，(b)是横波的振动强度分布的 示意图。如图7所示，向与金属片的一面垂直方向上照射激光的情况下，纵波 在与被激光照射的上述金属片的一面垂直的方向上具有较强的方向性。另外， 横波在与上述金属片的一面大约45度的方向上具有较强的方向性。
因此，在利用激光干涉仪接收金属片内所传播的脉冲超声波的情况下，按 照想要检测出的脉冲超声波的振型，存在着最合适的接收位置，即照射接收用 的激光的位置。例如，在接收用时采用照射范围微小的激光来向金属片的一面 (以下称为「超声波发送面」)照射激光的情况下，在纵波的情况下，从超声波 发送面引出的垂直线和与金属片的上述一面相反侧的另一面(以下称为「超声波 接收面」)交叉的位置成为最合适的接收位置；在横波的情况下，与从超声波发 送面引出的铅垂线成45度角的直线和超声波接收面交叉的位置成为最合适的 接收位置。所以，通过向上述最合适的接收位置照射接收用的激光，可以得到 较强信号强度。
总之，如果能够将照射接收用激光的位置(激光干涉仪检测出的位置)与上 述最合适的接收位置高精度地对准，则可以良好地只接收所需要的振型的超声 波振动，并且能够在不受其他振型的超声波振动或各种外部噪音影响的情况 下，减少测量误差。但是，在也包括专利文献l记载的方法在内的以往的方法
中，发送用的激光照射位置和接收用的激光照射位置的位置关系通过手动进行 调整，调整者技能的好坏会对计测精度产生偏差，这是一个无法避免的问题。
本发明是为了解决上述问题而设计的，其目的在于提供了一种可以容易地 调整为了使脉冲超声波在金属材料内部传播而向上述金属材料照射的激光照 射位置和激光干涉仪的检测位置间的相对位置，并且可以高精度地计测金属材 料的组织材质的金属材料的组织材质计测装置。
发明内容
本发明的金属材料的组织材质计测装置，在计测金属材料的组织材质的金 属材料的组织材质计测装置中，包括向金属材料一面照射激光以向金属材料 内发送脉冲超声波的激光振荡器，在与金属材料一面相反侧的另一面上检测出 传播于金属材料内部的脉冲超声波并将其作为电信号输出的激光干涉仪，使来 自激光振荡器的激光照射位置和激光干涉仪的检测位置可以进行相对移动而 构成的移动单元，通过根据从发送脉冲超声波到被激光干涉仪检测到为止的时 间来控制移动单元、进而通过使来自激光振荡器的激光照射位置和激光干涉仪 的检测位置对准与所检测出的金属材料的组织材质相应的相对位置的控制单 元，以及根据将激光干涉仪输出的作为电信号的脉冲超声波的波形来计算出金 属材料的组织材质的计算单元。
根据本发明，在计测金属材料的组织材质的金属材料的组织材质计测装置 中，包括向金属材料的一面照射激光以向金属材料内照射脉冲超声波的激光 振荡器，在与金属材料一面相反侧的另一面上检测出传播于金属材料内部的脉
冲超声波并将其作为电信号输出的激光干涉仪，使来自激光振荡器的激光照射 位置和激光干涉仪的检测位置间可以进行相对移动而构成的移动单元，通过根 据从发送脉冲超声波到由激光干涉仪检测到为止的时间来控制移动单元、进而 通过来自激光振荡器的激光照射位置和激光干涉仪的检测位置对准与所检测 出的金属材料的组织材质相应的相对位置的控制单元，以及根据激光干涉仪输 出的作为电信号的脉冲超声波的波形来计算出金属材料的组织材质的计算单 元，由于本发明具有上述结构，所以可以容易地调整为了使脉冲超声波在金属
材料内部传播而向上述金属材料照射的激光的噪声位置和激光干涉仪的检测 位置的相对位置，并且能够以高精度计测金属材料的组织材质。
图1是本发明实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的构成示意图。
图2是本发明实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的主要部分构 成示意图。
图3是超声波脉冲序列的一个例子的示意图。
图4本发明实施方式1下的金属材料组织材质测量装置的配置示意图。
图5是图4所示的金属材料的组织材质计测装置的计测状态示意图。
图6是本发明的实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的操作说明图。
图7是发送到金属片内的脉冲超声波的方向性的示意图。 图8是本发明的实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的其它的计测状 态的示意图。
(符号说明)
1金属片2激光振荡器3激光干涉仪4移动单元 5控制单元6信号处理单元7颗粒直径计算单元 8纵波回波提取单元9频率分析单元 10按频率衰减曲线鉴定单元ll多次函数拟合单元
最佳实施方式
首先，在说明本发明具体的实施形态之前，作为在非破坏的情况下所进行 的结晶颗粒直径的测定方法，说明利用由于结晶颗粒的散射而产生的超声波衰 减的方法。
超声波具有各种各样的振型，但是在利用由于结晶颗粒的散射的颗粒直径 计测方法中，利用了上述振型中的纵波。纵波的衰减使用衰减常数a，且用下 述算式来表示。
<formula>formula see original document page 7</formula>这里的p以及Po是音压，x是在钢板中的传播距离。
另外，当纵波的频率位于瑞利范围时，上述衰减常数a用下述算式表示。
a=a! f+a4 f4…(2)
这里，a,以及a4是系数，f是纵波频率，如上所述，将衰减常数a近似为 超声波频率f的4次函数。另外，(2)式的第1项表示因内部摩擦而产生的吸收 衰减项，第2项表示瑞利散射项。另外，上述的瑞利范围意味着结晶颗粒直径 与纵波波长相比十分小的范围，例如，设定为满足下式的范围。
0.03<d/X<0.3…(3)
这里，d表示结晶颗粒直径，入表示纵波的波长。 另外，已知(2)式的4次系数a4满足下式。 a4=S d3…(4)
这里，S为散射常数。g卩，系数a4与结晶颗粒直径d的3次方成比例。 因为在用发送器所发送的纵波的波形中，含有某种分布的频率成分，所以 通过对接收波形进行频率分析，可以得到各频率成分的衰减率。而且，因为通 过检测出收发信号的时间差来判断钢板内的传播距离，所以能够根据各频率成 分的衰减率和传播距离来推导出(2)式的各个系数。然后，通过用标准样本等预 先确定散射常数S，从而能够利用(4)式得到结晶颗粒直径d。
接着，为了对本发明的金属材料的组织材质计测装置进行更详细的说明， 参考附图对其进行说明。另外，在各图中的同一或相当的部分上标有同样的符号，从而适当地简化或者省略重复说明。
实施形态1
图1是表示本发明的实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的构成 图，图2是表示本发明的实施形态1中的金属材料的组织材质计测装置的主要 部分构成图。
在图1中，1是由被测量材料组成的板状金属片(金属材料)，2是设置于金 属片1的上方、且向金属片1的上面照射激光以向金属片1内发送脉冲超声波 的脉冲超声波发送用的激光振荡器，3是设置于金属片1的下方、且通过向金 属片1的下面照射与上述发送用的激光用途不同的激光、从而在金属片1的下 面检测出传播于金属片1内部的脉冲超声波并作为电信号输出的接收脉冲超声 波用的激光干涉仪。另外，上述激光振荡器2和激光干涉仪3可以具有如下结 构，即将其本体(光源)设置在离开金属片1的位置，并且从本体到金属片1的
上方或者下方为止铺设光纤。
4是使从激光振荡器2照射的脉冲激光在金属片1上的照射位置和利用激 光干涉仪3得到的金属片1上的检测位置可以进行相对移动而构成的移动单 元；5是通过根据从发送脉冲超声波起到由激光干涉仪3检测到为止的时间来 控制移动单元4，从而使从激光振荡器2照射的脉冲激光在金属片1上的照射 位置和与所计测的金属片1的组织材质相对应的相对位置对准的控制单元；6 是接收来自激光干涉仪3的检测信号，且为了计算出金属片1的组织材质而处 理接收到的检测信号的信号处理单元；7是信号处理单元6的处理结果，即根 据激光干涉仪3作为电信号而输出的脉冲超声波的波形来算出金属片1的组织 材质用的计算单元；作为其中的一个例子，示出计算出金属片1的结晶颗粒直 径的颗粒直径计算单元。
另外，发送脉冲超声波用的上述激光振荡器2可以使用如能够进行开关Q 操作且可以以高能量、短脉冲起振的YAG(钇，铝，石榴石)激光等。在作为激 光振荡器2使用上述YAG激光的情况下，激光的脉冲幅度大约为数ns到十几 ns左右。所以，激光振荡器2的脉冲激光，可通过透镜集中在目标的射线直径 上，照射到待测材料的金属片1的上面。激光振荡器2的脉冲激光照射在金属 片1的表面上会在金属片1内部激发脉冲超声波。这里，金属片1内部被激发 的脉冲超声波的脉冲幅是激光振荡器2的脉冲激光脉冲幅的几倍。
同时，上述激光干涉仪3，对面向与照射发送用的脉冲激光的金属片1上 表面相反侧的金属片1的下表面，照射用途与照射用不同的接收用激光，通过 使其反射光和基准光发生干涉并用光电探测器检测出干涉条纹的明暗，从而将 脉冲超声波出现在金属片1的下表面时的微小震动的波形作为电信号输出。另 外，虽然作为激光干涉仪3提出了各种各样的方式，但是在金属片l表面为粗 糙表面的情况下，使用法布里佩洛干涉仪或者使用光反射元件的二波混合方式 的干涉仪较合适。而且，上述信号处理单元6根据激光干涉仪3作为电信号而 输出的脉冲超声波的波形，为了计算金属片1的组织材质而进行各种必要的处 理，例如使颗粒直径计算单元7算出金属片1的结晶颗粒直径。
下面，基于图2详细地说明信号处理单元6的处理操作以及颗粒直径计算 单元7的计算操作。图2中，信号处理单元6是由如存储单元(未图示)，纵波 反射波提取单元8，频率分析单元9，按频率衰减曲线鉴定单元10，以及多次 函数拟合单元ll构成的。
在信号处理单元6中，首先将激光干涉仪3作为电信号而输出的脉冲超声 波的波形存储在存储单元里。在存储于存储单元的波形中可以观察到所谓的第 一超声波反射波，第2超声波反射波、…的超声波脉冲序列。图3是超声波脉 冲序列一个例子的示意图。
接着，这些多个纵波反射波的信号由纵波反射波提取单元8提取出来。另 外，具体的提取操作如下。
因为纵波的大致速度V(m/s)是通过事先测定等而已知的(比如，在钢板中大 约5900m/s)，所以从来自激光振荡器2的脉冲激光照射到金属片1的上表面到 检测出第1反射波为止的时间q(s)可以通过下式来计算。
<formula>formula see original document page 10</formula>
这里，h是金属片1的厚度(m)。另外，检测到第2反射波以后为止的时间 ti可以通过下式来计算。 [公式6]
<formula>formula see original document page 10</formula>6)
这里，i是反射波的编号。所以，纵波反射波提取单元8只要从存储于存 储单元中的波形中选出从时间(ti-At)到(ti+At)为止的波形即可。另外，将用于 决定波形收录范围的上述时间宽度At设置为比脉冲超声波的脉冲宽度大很多 的值。
下面，用信号处理单元6对由纵波反射波提取单元8所提取出的多个纵波 反射波进行频率分析。
艮P，从各纵波反射波信号的光谱强度之差算出每个频率的衰减量。然后， 如果有必要则进行扩散衰减校正、透射损失校正，并且算出衰减常数的频率特 性。通过用最小二乘法等使衰减常数的频率特性拟合成4次曲线等多次函数， 从而求出多次函数的系数向量。因此，根据用最小二乘法等将上述衰减常数拟 合成4次曲线时得到的多次函数的系数向量，以及为了校正而通过其它途径测 定颗粒直径已知的金属片所得到的散射系数S，算出进行根据各辅助组织的体 积比而实施的校正之前的结晶颗粒直径测定值A。
另外，上述处理具体如下。
包含在各纵波反射波中的能量由于反射时的损失或在材料中传播所伴随 的衰减变得越来越小。这里，如果只取出第1反射波和第2反射波的部分，并
进行频率解析以得到各自的能量(能量谱)，则第2反射波和第1反射波相比，
由于传播距离要长材料板厚h的2倍，所以会产生根据上述(l)式的能量衰减。
另外，作为与第1反射波的能量谱的差，如果求出两者间的衰减量，则可以得
到向右上升的曲线。该曲线相当于在上述(2)式的衰减常数a上乘以传播距离的 差2h而得到的曲线。通过这样，通过最小二乘法等可得到单位传播距离下的 上述(2)式的各系数。因此，根据事先通过标准样品求出的散射常数S和上述求 出的系数中的a4，通过对上述(3)式进行逆运算，可以求出结晶颗粒直径的测定 值do。
另外，上述移动单元4可由如配置于发送用的激光振荡器2及金属片1之 间的反射镜(未图示)和设置有该反射镜的电动可动台(未图示)构成。另外，移动 单元4如果能使从激光振荡器2照射的脉冲激光在金属片1上的照射位置和利 用激光干涉仪3得到的在金属片l上的检测位置相对地变化即可，比如，可以 由搭载发送用的激光振荡器2自身的电动可动台和搭载接收用的激光干涉仪3 自身的电动可动台构成。
另外，为了提高计测金属片1的组织材质时的计测精度，上述控制单元5 根据从发送脉冲超声波到由激光干涉仪3检测出为止的时间来操作上述移动单 元4。 gp，如上所述，纵波拥有较强的方向性，当向与金属片1的表面垂直的 方向照射激光时，与超声波发送面垂直的方向的振幅强度变得最强。所以，当 使其检测位置在从发送用的激光振荡器2照射的脉冲激光的照射位置的铅垂线 上吻合时，接收用的激光干涉仪3检测出的信号强度最高，与噪音和其他振型 的信号分离情况较好，从而可以得到纵波的波形。所以，比如，在计测金属片 l的结晶颗粒直径时，通过利用控制单元5来操作移动单元4，从而使来自激 光振荡器2的脉冲激光的照射位置和利用激光干涉仪3得到的检测位置位于上 述位置。
另外，图4是本发明的实施方式1的金属材料的组织材质计测装置的配置 示意图，图5是图4所示的金属材料的组织材质计测装置的计测状态示意图。 图4中，发送用的激光振荡器2和接收用的激光干涉仪3把金属片1夹在中间 且对向配置。这里，图5是表示从上方观察图4所示的金属片1的状态，实线 的圆表示金属片l上表面的来自激光振荡器2的激光的照射位置(以下，在图4 至图6的说明中都称为「发送激光照射位置」)，虚线的圆表示金属片1下表面 的激光干涉仪3的检测位置(以下，在图4至图6的说明中都称为「接收干涉仪
检测位置」)。在利用脉冲超声波的纵波的金属片1的组织材质计测中，如图
5(a)所示，发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置在垂直方向重合的状态为 佳，在这样的情况下，金属片1内部传播的超声波振动在金属片1厚度方向上 以最短距离到达接收干涉仪检测位置，利用激光干涉仪3得到的波形接收状态 是最好的。另一方面，如图5(b)所示，当发送激光照射位置和接收干涉仪检测 位置在垂直方向上产生偏差时，由激光干涉仪3接收的波形变得微弱，是导致 计测误差的原因。
因此，控制单元5如下所述控制移动单元4，从而将发送激光照射位置和 接收干涉仪检测位置的位置关系设置成最佳状态。控制单元5首先实测从由激 光振荡器2照射脉冲激光到由激光干涉仪3检测到第1反射波为止的时间。这 里，通过激光干涉仪3检测到第1反射波为止的时间，即第l反射波到达时间 的定义有各种各样的考虑，比如可以是按照脉冲激光照射时刻起扫描收录了的 波形，并且将其设置成接收波形的电压电平超过某一阈值为止的时间。另外， 这个定义是任意的，比如也可以定义成第1反射波到达峰值为止的时间，或者 检测出的电压到达峰值电压的规定比例为止的时间。于是，第l反射波到达时 间最短的位置是在被测量物中传播距离最短的位置，在这种情况下，发送激光 照射位置和接收干涉仪接收位置的相对位置达到最佳状态。
下面基于图6来说明用于控制移动单元4以使第1反射波到达时间最短的 控制单元5的具体操作。这里，图6是用于说明本发明的实施方式1中的金属 材料的组织材质计测装置的操作的说明图，表示从下方观察图4所示的金属片 1的状态。图6(a)表示未进行发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置的对位 的初始状态。首先，以接收干涉仪检测位置作为原点并设定假定的X轴和Y轴。 另外，在上述初始状态下，通常在发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置之 间，X轴方向以及Y轴方向会发生偏移。
因此，控制单元5首先把X轴分为m份，并在X轴方向取(m+l)个基准点。 接着，控制单元5操作移动单元4以使发送激光照射位置沿X轴方向移动，并 且在发送激光照射位置到达上述X轴上的各基准点的位置处，从激光振荡器2 照射脉冲激光。另外，通过在上述各基准点处由激光振荡器2照射脉冲激光以 发送脉冲超声波，从而可以利用激光干涉仪3检测出X轴方向的各基准点上的 接收波形。信号处理单元6解析所存储的接收波形，以检测出X轴方向所设定 的各基准点上的第1反射波到达时间。然后，比较所检测出的各基准点上的第
l反射波到达时间，寻找X轴上的在被测量物中的传播距离最短的位置。这一 点，即发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置的相对距离为x轴方向最短的 位置。
下面，控制单元5如图6(b)所示，把Y轴分为n份，并且沿Y轴方向取(n+l) 个基准点。然后，控制单元5操作移动单元4以使发送激光照射位置沿Y轴方 向移动，并且在发送激光照射位置到达上述Y轴上的各基准点的位置时，从激 光振荡器2照射脉冲激光。另外，通过在上述各基准点处由激光振荡器2照射 脉冲激光以发送脉冲超声波，从而可以利用激光干涉仪3检测出Y轴方向上的 各基准点上的接收波形。信号处理单元6解析所存储的接收波形，从而检测出 在Y轴方向所设定的各基准点的第1反射波到达时间。然后，比较所检测出的 各基准点上的第1反射波到达时间，从而寻找Y轴上的在被测量物体中的传播 距离最短的位置。这一点，即发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置的相对 距离为在Y轴方向上最短的位置。
通过上述操作，发送激光照射位置和接收干涉仪检测位置的相对距离为最 短，并且可以实现对收发纵波信号最合适的位置关系。另外，图6(c)表示根据 上述操作对收发纵波信号最合适的位置关系。因此，上述操作中的X轴以及Y 轴的分割方法，以上述方法分割也可以，以向着X轴以及Y轴的交点的等比分 割也可以。另外，从作为计测位置的两端的第1点和第(m+l)点或者第(n+l)点 开始计测，并且对以第1点和第(m+l)点或者第(n+l)点作为两端的线段内进行 计测也可以。
根据本发明的实施方式l，通过控制单元5对移动单元4的控制，能够自 动地对发送用的由激光振荡器2所照射的脉冲激光的照射位置和接收用的激光 干涉仪3的检测位置进行自动地校正，从而使其达到用于计算出金属片1的组 织材质所最合适的位置关系。通过这样，在对来自激光振荡器2的激光照射位 置和激光干涉仪3的检测位置进行的对位完成之后，可以稳定地获得纵波波形， 并且能够以高精度计测结晶颗粒直径等的金属片1的组织材质。
另外，如上所述，对通过控制移动单元4以使从发送脉冲超声波到被激光 干涉仪3检测到的时间最短，从而基于脉冲超声波的纵波波形计算出金属片1 结晶颗粒直径的情况进行说明。另一方面，在检测出横波等的其他振型的波形 并计测弹性系数和朗克福特值等的组织材质的情况下，进行如下操作即可。艮口， 在移动单元4的控制中，控制单元5以从发送脉冲超声波起到被激光干涉仪3
检测出的时间最短的位置作为基准，将来自激光振荡器2的激光照射方向和规
定模式的脉冲超声波的前进方向所构成的角度设置为e ，并且使激光干涉仪3
的检测位置相对于来自激光振荡器2的激光照射位置，且沿着金属片1的下表 面相对移动了距离(kXhXtan9)。这里k是由检测出的反射波编号n所决定的 整数。上述k，比如如图8(a)所示，当发送面和接收面为如上表面和下表面这 样的相反面时，表示为k二2n—l。具体地说，检测出第一反射波时为11=1， k =2X1-1 = 1。另一方面，如图8(b)所示，当发送面和接收面为同一表面时，表 示为k二2n。具体地说，检测出第2反射波时为n二2， k=2X2=4。通过该控 制可以得到最好的脉冲超声波的横波波形。
另外，在实施形态l中，虽然其构成是将发送用的激光振荡器2配置于金 属片1上方且从金属片1的上方照射激光，同时由配置于金属片1下方的接收 用的激光干涉仪3检测出超声波振动位移，但是激光振荡器2以及激光干涉仪 3的配置上下交换也可以。另外，无论激光振荡器2和激光干涉仪3配置于金 属片1上下的任何一方也不会发生任何问题。根据设置本装置的环境条件等的 不同，能够任意地选择其配置。
工业上的实用性
如上所述，如果采用本发明的金属材料的组织材质计测装置，则能够容易 地调整为了使脉冲超声波在金属材料内部传播而向上述金属材料照射激光的 照射位置和激光干涉仪的检测位置的相对位置，并且可以高精度地计测金属材 料的组织材质。
另外，本发明并不限于上述实施形态这样的构成，在实施的阶段中，在不 改变其主旨的范围内可以对构成要素进行变形并将其具体化。另外，利用所述 实施形态所揭示的多种构成要素的适当组合，能够形成各种各样的发明。比如， 也可以从实施形态所揭示的全体构成要素中删除几个构成要素。而且，也可以 适当地组合不同的构成要素。
权利要求
1. 一种金属材料的组织材质计测装置，是一种计测金属材料的组织材质的金属材料的组织材质计测装置，其特征在于，包括向所述金属材料的一面照射激光，以向所述金属材料内发送脉冲超声波的激光振荡器；在与所述金属材料的一面相反侧的另一面上，检测在所述金属材料内部传播的所述脉冲超声波，并将其作为电信号输出的激光干涉仪；使来自所述激光振荡器的激光照射位置和所述激光干涉仪的检测位置可以相对移动而构成的移动单元；通过根据从发送所述脉冲超声波到被所述激光干涉仪检测出为止的时间来控制所述移动单元，从而使来自所述激光振荡器的激光照射位置和所述激光干涉仪的检测位置和相应于计测的所述金属材料的组织材质的相对位置吻合的控制单元；以及基于所述激光干涉仪作为电信号而输出的所述脉冲超声波的波形，计算出所述金属材料的组织材质的计算单元。
2. 如权利要求l所述的金属材料的组织材质计测装置，其特征在于， 控制单元控制移动单元，使得从发送脉冲超声波到被激光干涉仪检测出的时间为最短。
3. 如权利要求2所述的金属材料的组织材质计测装置，其特征在于， 计算单元根据激光干涉仪作为电信号所输出的脉冲超声波的纵波波形，计算出金属材料的结晶颗粒直径。
4. 如权利要求1所述的金属材料的组织材质计测装置，其特征在于， 控制单元将从发送脉冲超声波到被激光干涉仪检测出的时间最短的位置作为基准，设置金属材料的板厚为h，设置来自激光振荡器的激光照射方向和 规定模式的脉冲超声波的前进方向所构成角度为e，控制移动单元，从而使所 述激光干涉仪的检测位置相对于来自激光振荡器的激光照射位置、沿着所述金 属材料的另一面相对移动距离为htan6的规定的整数倍。
5. 如权利要求4所述的金属材料的组织材质计测装置，其特征在于， 计算单元根据激光干涉仪作为电信号所输出的脉冲超声波的横波波形，算 出金属材料的弹性系数以及朗克福特值之中的至少一个。
全文摘要
本发明提供了一种金属材料的组织材质计测装置，能够容易地调整为了使脉冲超声波在金属材料内部传播而向上述金属材料照射的激光的照射位置和激光干涉仪的检测位置的相对位置，并且能够以高精度计测金属材料的组织材质。为了达到所述目的，使来自激光振荡器的激光照射位置和激光干涉仪的检测位置可以相对移动地进行构成，并根据从发送脉冲超声波到被激光干涉仪检测到为止的时间，使来自激光振荡器的激光照射位置和激光干涉仪的检测位置和相应于计测的金属材料的组织材质的相对位置吻合而进行控制。因此，在上述对位完成之后，根据激光干涉仪作为电信号而输出的脉冲超声波的波形，算出金属材料的组织材质。
文档编号G01N29/00GK101395467SQ20078000740
公开日2009年3月25日 申请日期2007年1月11日 优先权日2007年1月11日
发明者佐野光彦, 小原一浩 申请人:东芝三菱电机产业系统株式会社