JP2003207390A - Method and device for detecting resonance mode of solid, and method and device for measuring elastic constant of solid - Google Patents

Method and device for detecting resonance mode of solid, and method and device for measuring elastic constant of solid

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JP2003207390A
JP2003207390A JP2002005042A JP2002005042A JP2003207390A JP 2003207390 A JP2003207390 A JP 2003207390A JP 2002005042 A JP2002005042 A JP 2002005042A JP 2002005042 A JP2002005042 A JP 2002005042A JP 2003207390 A JP2003207390 A JP 2003207390A
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resonance frequency
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to derive resonance mode for resonance frequency. <P>SOLUTION: A solid sample 12 is applied an ultrasonic wave from a transmitter 34b and is vibrated at the resonance frequency. The sample 12 is scanned along its surface with a laser interferometer 48 and a vibration speed of the surface of the sample 12 is derived. At an amplitude distribution detecting part 50, vibration amplitude is derived by dividing the vibration speed derived with the laser interferometer 48 by the resonance frequency, and the distribution of the vibration amplitude on the sample surface is derived. At a resonance mode calculation part 56, the resonance frequency is derived by using an assumed elastic constant, and the distribution of the vibration amplitude on the sample surface for the resonance frequency is calculated. At a comparator part 58, the measured vibration amplitude distribution is compared with the calculated vibration amplitude distribution and the resonance mode for the resonance frequency vibrating the sample 12 is identified. At an elastic constant calculating part 20, the elastic constant with which the resonance frequency can be obtained is calculated based on the identified resonance mode. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体の共振モード
検出方法に係り、特に共振周波数で振動している固体の
共振モードを特定でき、さらに特定した共振モードに基
づいて固体弾性定数を求める固体の共振モード検出方法
および装置並びに弾性定数の測定方法および装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a resonance mode of a solid, and more particularly to a resonance mode of a solid vibrating at a resonance frequency, and a solid elastic constant for obtaining a solid elastic constant based on the specified resonance mode. Resonant mode detection method and device, and elastic constant measurement method and device.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種金属材料、アモルファス、複合材
料、圧電材料、超伝導体など、めまぐるしく開発が進め
られている新材料においては、その機械的性質の把握が
実用上極めて重要である。特に、弾性定数は、材料が開
発されるとすぐに必要とされる物性値であり、弾性定数
を求めるための測定を欠かすことができない。
2. Description of the Related Art For new materials, such as various metallic materials, amorphous materials, composite materials, piezoelectric materials, superconductors, etc., which are being rapidly developed, it is extremely important to grasp their mechanical properties for practical use. In particular, the elastic constant is a physical property value required as soon as a material is developed, and measurement for obtaining the elastic constant is essential.

【0003】弾性定数の測定法には、古くから棒状の試
料を共振させ、その共振周波数(固有振動数)から弾性
定数を決定する共振法や、超音波を試料中に伝播させて
その反射波を検出し、反射波が戻ってくるまでの時間か
ら音速を求め、この音速に基づいて弾性定数を決定する
パルスエコー法がある。しかし、これらの方法は、固体
の弾性対称性(結晶形状の対称性)が低い場合に問題を
生じる。
The elastic constants have been measured by a resonance method in which a rod-shaped sample is resonated for a long time and the elastic constant is determined from its resonance frequency (natural frequency), or an ultrasonic wave is propagated in the sample and its reflected wave is reflected. There is a pulse echo method in which the acoustic velocity is determined from the time until the reflected wave returns and the elastic constant is determined based on the acoustic velocity. However, these methods cause a problem when the elastic symmetry (crystal shape symmetry) of the solid is low.

【0004】例えば、斜方晶系の結晶の場合、独立な弾
性定数は9つ存在する。これらのすべてを決定するため
には、棒の共振法の場合、方位の異なる9つの試料が必
要であり、パルスエコー法では少なくとも4つの試料が
必要である。つまり、棒の共振法またはパルスエコー法
は、もともとのサイズが大きな材料にしか適用できない
(少なくとも数センチメートル角の試料が必要であ
る)。このため、薄膜やワイヤー、薄板、小さなサイズ
しか作れない単結晶などに対しては、方位の異なる試料
を切り出すことが難しく、測定できるとしても、特定の
弾性定数だけにすぎない。弾性定数は、一般に、このよ
うな形状を持つ材料ほど異方性が強く、独立な弾性定数
の数も増す。
For example, in the case of an orthorhombic crystal, there are nine independent elastic constants. To determine all of these, the rod resonance method requires nine samples with different orientations, and the pulse echo method requires at least four samples. That is, the rod resonance method or the pulse echo method can be applied only to a material having a large original size (a sample of at least several centimeters square is required). Therefore, for thin films, wires, thin plates, single crystals that can be made only in a small size, it is difficult to cut out samples with different orientations, and even if it can be measured, it is only a specific elastic constant. In general, the elastic constant of a material having such a shape is more anisotropic, and the number of independent elastic constants increases.

【0005】近年、この問題を解決するために超音波共
振法(Resonance Ultrasound S
pectroscopy:RUS)が考案された。その
原理は、次のとおりである。球、円柱、直方体といった
規則形状を有する固体の自由振動の共振周波数(固有振
動数)は、寸法、密度、そしてすべての独立な弾性定数
によって決まる。実際、これらを用いて共振周波数を計
算することができる。そして、試料の寸法と密度は、容
易に計測できる。
In recent years, in order to solve this problem, an ultrasonic resonance method (Resonance Ultrasound S) is used.
has been devised. The principle is as follows. The resonance frequency (natural frequency) of free vibration of a solid having a regular shape such as a sphere, a cylinder, or a rectangular parallelepiped is determined by dimensions, density, and all independent elastic constants. In fact, they can be used to calculate the resonant frequency. Then, the size and density of the sample can be easily measured.

【0006】そこで、超音波共振法においては、試料に
与える超音波の周波数を連続的に変化させて共振周波数
を測定する。さらに、適当に仮定した弾性定数を用いて
共振周波数を計算し、これを測定した共振周波数と比較
する。そして、両者が一致するように仮定する弾性定数
の値を変えてゆき、十分な精度で一致が達成されたとき
の弾性定数を真値として決定する。つまり、逆計算を行
う。これにより、原理的には、一つの小さな試料からす
べての独立な弾性定数を決定することができる。
Therefore, in the ultrasonic resonance method, the resonance frequency is measured by continuously changing the frequency of the ultrasonic wave applied to the sample. Further, the resonance frequency is calculated using an elastic constant that is appropriately assumed, and this is compared with the measured resonance frequency. Then, the value of the elastic constant that is assumed to match each other is changed, and the elastic constant when the matching is achieved with sufficient accuracy is determined as the true value. That is, inverse calculation is performed. This allows, in principle, to determine all independent elastic constants from one small sample.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した超音
波共振法には重大な欠点がある。上記の逆計算によって
正確な弾性定数を決定するためには、計算した共振周波
数と測定した共振周波数を比較する場合、同一の共振モ
ード(振動モードと共振の次数)に対してなされなけれ
ばならない。すなわち、例えば、斜方晶系(等方体、立
方晶系、六方晶系、正方晶系を含む)の直方体の場合、
自由振動は、変位の対称性により8つの振動モードのグ
ループに分けられ、呼吸振動と呼ばれるAg モード、ね
じり振動であるAu モード、直方体の直交する3辺に沿
ったx、y、z軸まわりのせん断振動であるB3gモー
ド、B2gモード、B1gモード、そして、x、y、z軸ま
わりの曲げ振動であるB3uモード、B2uモード、B1u
ードに分類されている。
However, the ultrasonic resonance method described above has serious drawbacks. In order to determine an accurate elastic constant by the above inverse calculation, when comparing the calculated resonance frequency with the measured resonance frequency, the same resonance mode (vibration mode and resonance order) must be performed. That is, for example, in the case of an orthorhombic (including isotropic, cubic, hexagonal, and tetragonal) rectangular parallelepiped,
Free vibration is divided into eight groups of vibration mode due to the symmetry of the displacement, A g mode called respiratory vibration, torsional vibration in which A u mode, x along the three sides of a rectangular parallelepiped orthogonal, y, z-axis It is classified into B 3g mode, B 2g mode and B 1g mode which are shear vibrations around it, and B 3u mode, B 2u mode and B 1u mode which are bending vibrations around x, y and z axes.

【0008】ところが、従来の超音波共振法により測定
した共振周波数からは、振動モードに関する情報が一切
得られない。このため、超音波共振法においては、予め
真値に近い弾性定数を初期値として採用しなければ、計
算した共振周波数と測定した共振周波数とを誤って対応
させてしまうことになり、その結果、物理的に意味を持
たない弾性定数が真値として得られてしまう。特に、周
波数の高い領域においては、各振動モードの高次の共振
周波数が近接して現れるため、振動モードと共振周波数
とを対応させることが困難となり、実質的に弾性定数の
真値を求めることができない。もちろん、解析者には、
振動モードの対応の正否は分からないため、得られた弾
性定数を真値と信じてしまう。
However, no information on the vibration mode can be obtained from the resonance frequency measured by the conventional ultrasonic resonance method. Therefore, in the ultrasonic resonance method, if the elastic constant close to the true value is not adopted as the initial value in advance, the calculated resonance frequency and the measured resonance frequency will be erroneously associated, and as a result, Elastic constants that have no physical meaning are obtained as true values. In particular, in a high frequency region, since higher-order resonance frequencies of each vibration mode appear close to each other, it is difficult to associate the vibration mode with the resonance frequency, and it is necessary to substantially obtain the true value of the elastic constant. I can't. Of course, for the analyst,
Since it is not known whether the vibration modes correspond to each other, the elastic constant obtained is believed to be the true value.

【0009】そして、これまでに、この問題を克服する
ため、電磁気力によって振動源の発生位置を制御し、発
生する振動モードをある程度限定する手法や、試料の形
状を少しずつ変化させて、特定の形状変化に敏感な振動
モードを見出すなどの手法が考えられてきたが、いずれ
も根本的な解決には至っていない。
In order to overcome this problem, a method of controlling the generation position of the vibration source by electromagnetic force and limiting the vibration mode to be generated to a certain extent, or changing the shape of the sample little by little and specifying Methods such as finding a vibration mode that is sensitive to changes in the shape have been considered, but none of them have been fundamentally resolved.

【0010】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、得られた共振周波数の共振モー
ドである振動モードと共振の次数とを求めることができ
るようにすることを目的としている。また、本発明は、
固体の弾性定数を正確に求めることができるようにする
ことを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object thereof is to be able to obtain the vibration mode which is the resonance mode of the obtained resonance frequency and the order of resonance. I am trying. Further, the present invention is
The purpose is to be able to accurately determine the elastic constant of a solid.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記した直方体に対する
振動モード(斜方晶系の場合は、8つ存在する)につい
ての共振周波数と共振モード(振動モードと共振の次
数)、直方体表面における表面と直交した方向(法線方
向)の振動振幅の分布との計算方法は既に確立してい
る。これらは、固体の変位をルジャンドル関数の線形結
合によって近似して、ラグランジェアンの停留点を求め
る手法によって得られる。ところが、従来、ある振動モ
ードにおける共振周波数による固体表面の振動振幅の分
布(振動パターン)は、固体の弾性対称性と弾性定数と
に依存するものと考えられていた。このため、固体表面
の振動パターンを検出して共振周波数の振動モードを求
め、求めた振動モードと共振周波数とを用いて弾性定数
を演算(逆算)するような発想はまったく存在しなかっ
た。しかし、発明者等は、種々の解析と実験とを行なっ
た結果、固体の弾性対称性および弾性定数に依存しない
振動パターンが存在することを見出した。本発明は、こ
のような知見に基づいてなされたものである。
[Means for Solving the Problems] Resonance frequency and resonance mode (the vibration mode and the order of resonance) for the above-mentioned vibration mode (in the case of the orthorhombic system, there are eight) for the above-mentioned rectangular parallelepiped, the surface on the surface of the rectangular parallelepiped The calculation method with the distribution of the vibration amplitude in the orthogonal direction (normal direction) has already been established. These are obtained by a method of approximating the displacement of a solid by a linear combination of Legendre functions to obtain the stationary point of Lagrangian. However, conventionally, it was considered that the distribution (vibration pattern) of the vibration amplitude on the surface of the solid due to the resonance frequency in a certain vibration mode depends on the elastic symmetry and elastic constant of the solid. Therefore, there has been no idea that the vibration pattern of the resonance frequency is obtained by detecting the vibration pattern of the solid surface and the elastic constant is calculated (back-calculated) using the obtained vibration mode and the resonance frequency. However, as a result of various analyzes and experiments, the inventors have found that there exists a vibration pattern that does not depend on the elastic symmetry and elastic constant of a solid. The present invention has been made based on such findings.

【0012】すなわち、本発明に係る固体の振動モード
検出方法は、所定形状の固体を共振周波数によって振動
させ、固体表面における法線方向の振動振幅の分布を測
定するとともに、前記固体の寸法、密度と、仮定した弾
性定数とに基づいて、前記固体の各振動モードについて
の共振周波数と、この共振周波数による前記固体表面に
おける法線方向の振動振幅の分布とを演算し、演算した
振動振幅の分布と前記測定した振動振幅の分布とを比較
して、前記固体を振動させた共振周波数の共振モードを
求める、ことを特徴としている。
That is, the solid-state vibration mode detection method according to the present invention vibrates a solid having a predetermined shape at a resonance frequency, measures the distribution of vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid, and measures the size and density of the solid. Based on the assumed elastic constant, the resonance frequency for each vibration mode of the solid, and the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid at the resonance frequency are calculated, and the calculated vibration amplitude distribution And a distribution of the measured vibration amplitude are compared to obtain a resonance mode of a resonance frequency at which the solid is vibrated.

【0013】そして、上記固体の共振モード検出方法を
実施するための本発明に係る固体の共振モード検出装置
は、周波数を連続的に変化させつつ固体を超音波振動さ
せる送信手段と、前記固体の振動を検出する受信手段
と、この受信手段の検出信号に基づいて、前記固体の共
振周波数を検出する共振検出手段と、検出した前記共振
周波数により前記固体を振動させる振動手段と、前記共
振周波数によって振動させた固体の表面における法線方
向の変位を検出する表面振動検出手段と、この表面振動
検出手段の検出信号に基づいて、前記固体表面における
法線方向の振動振幅の分布を検出する振幅分布検出手段
と、与えられた前記固体の寸法、密度と、弾性定数とに
基づいて、前記固体の各振動モードについての共振周波
数と、この共振周波数による前記固体表面における法線
方向の振動振幅の分布とを演算する共振モード演算手段
と、この共振モード演算手段が求めた前記振動振幅の分
布と、前記振動させた固体について求めた前記振動振幅
の分布とを比較し、前記固体を振動させた前記共振周波
数の共振モードを演算した共振モードから選択する共振
モード判定手段と、を有することを特徴としている。
The solid-state resonance mode detecting apparatus according to the present invention for carrying out the solid-state resonance mode detecting method includes transmitting means for ultrasonically vibrating the solid while continuously changing the frequency, and Receiving means for detecting vibration, resonance detecting means for detecting the resonance frequency of the solid based on the detection signal of the receiving means, vibrating means for vibrating the solid at the detected resonance frequency, and the resonance frequency Surface vibration detecting means for detecting a displacement of the vibrated solid surface in the normal direction, and an amplitude distribution for detecting a distribution of vibration amplitude in the normal direction on the solid surface based on a detection signal of the surface vibration detecting means. A resonance frequency for each vibration mode of the solid, based on the given size, density, and elastic constant of the solid, and the resonance frequency. Of the vibration amplitude distribution in the normal direction on the surface of the solid by means of the resonance mode operation means, the distribution of the vibration amplitude obtained by the resonance mode operation means, and the vibration amplitude of the vibration solid obtained. And a resonance mode determining means for selecting a resonance mode from a resonance mode obtained by calculating a resonance mode of the resonance frequency in which the solid is vibrated.

【0014】また、本発明に係る固体の弾性定数測定方
法は、上記した固体の共振モード検出方法により検出し
た共振モードに基づいて固体の振動モードを求めたの
ち、求めた振動モードと、前記固体の寸法、密度とに基
づいて、前記固体を振動させた前記共振周波数が得られ
る弾性定数を演算する、ことを特徴としている。
Further, in the method for measuring the elastic constant of a solid according to the present invention, the vibration mode of the solid is obtained based on the resonance mode detected by the above-mentioned method for detecting the resonance mode of the solid. The elastic constant for obtaining the resonance frequency that vibrates the solid is calculated based on the dimension and the density.

【0015】さらに、本発明に係る固体の弾性定数測定
方法は、周波数を連続的に変化させつつ所定形状の固体
を超音波振動させ、前記固体の複数の共振周波数を求め
る工程と、求めた共振周波数のいずれかによって前記固
体を振動させて請求項1に記載の固体の共振モード検出
方法により固体の共振モードを検出して前記固体の振動
モードを求める工程と、求めた振動モードと、前記固体
の寸法、密度とに基づいて、前記固体を振動させた共振
周波数が得られる弾性定数を演算する工程と、演算した
弾性定数と、前記固体の寸法、密度とに基づいて、前記
固体の前記振動モードについての共振周波数と、前記共
振モードを検出していない共振周波数に対応した前記固
体表面における法線方向の振動振幅の分布を演算する工
程と、前記固体を前記各共振周波数によって振動させて
各共振周波数による固体表面における法線方向の振動振
幅の分布を測定し、演算した前記振動振幅の分布と比較
して各共振周波数のそれぞれの共振モードを演算した共
振モードから特定し、この特定した共振モードに基づい
て前記振動モードを求める工程と、この求めた各振動モ
ードと、前記固体の寸法、密度とに基づいて、各振動モ
ードに対応した前記共振周波数が得られる弾性定数を演
算する工程と、とを有することを特徴としている。
Further, in the method for measuring the elastic constant of a solid according to the present invention, a step of ultrasonically vibrating a solid having a predetermined shape while continuously changing the frequency to obtain a plurality of resonance frequencies of the solid, and the obtained resonance A step of detecting the resonance mode of the solid by the method for detecting a resonance mode of the solid according to claim 1 by vibrating the solid according to any one of the frequencies; Based on the dimensions and the density, a step of calculating an elastic constant for obtaining a resonance frequency by vibrating the solid, the calculated elastic constant, and the vibration and vibration of the solid based on the size and the density of the solid. Calculating the distribution of the vibration frequency in the normal direction on the surface of the solid corresponding to the resonance frequency for the mode and the resonance frequency for which the resonance mode is not detected; Resonance calculated by measuring the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the solid surface at each resonance frequency by vibrating each resonance frequency and comparing the calculated vibration amplitude distribution with each resonance frequency. Identifying from the mode, the step of obtaining the vibration mode based on the identified resonance mode, the obtained vibration mode, the size of the solid, based on the density, the resonance frequency corresponding to each vibration mode, And a step of calculating the obtained elastic constant.

【0016】そして、上記固体の弾性定数測定方法を実
施するための本発明に係る固体の弾性定数測定装置は、
上記した固体の共振モード検出装置により検出した固体
の共振モードに基づいて固体の振動モードを求め、この
求めた振動モードと、前記固体の寸法、密度とに基づい
て、前記振動モードに対応した前記共振周波数が得られ
る弾性定数を演算する弾性定数算出手段とを有すること
を特徴としている。
A solid elastic constant measuring device according to the present invention for carrying out the above solid elastic constant measuring method is
The vibration mode of the solid is obtained based on the resonance mode of the solid detected by the resonance mode detection device of the solid described above, and the obtained vibration mode and the size and density of the solid are based on the vibration mode corresponding to the vibration mode. An elastic constant calculating means for calculating an elastic constant for obtaining a resonance frequency is provided.

【0017】[0017]

【作用】上記のようになっている本発明は、固体の寸
法、密度と、仮定した弾性定数とを用いて振動モードに
ついての固体の共振周波数を求めるとともに、この共振
周波数による固体表面における法線方向の振動振幅の分
布を演算し、この演算した振動振幅の分布を、固体を共
振周波数によって実際に振動させて測定した振動振幅の
分布と比較することにより、固体の共振周波数における
共振モード、すなわち振動モードと共振の次数とを特定
することができる。したがって、共振周波数がどの振動
モードによるものであるかを知ることができ、正確な弾
性定数の算出が可能となる。
According to the present invention as described above, the resonance frequency of the solid in the vibration mode is obtained using the size and density of the solid and the assumed elastic constant, and the normal line on the surface of the solid by this resonance frequency is obtained. By calculating the distribution of the vibration amplitude in the direction and comparing the calculated distribution of the vibration amplitude with the distribution of the vibration amplitude measured by actually vibrating the solid at the resonance frequency, the resonance mode at the resonance frequency of the solid, that is, The vibration mode and the order of resonance can be specified. Therefore, it is possible to know which vibration mode the resonance frequency is due to, and it is possible to accurately calculate the elastic constant.

【0018】そして、固体を斜方晶系として共振周波数
と振動振幅の分布とを演算することにより、独立な弾性
定数だけでなく、固体の弾性対称性をも確実に求められ
るようになる。すなわち、斜方晶系は、9つの独立な弾
性定数を有しており、これら9つの弾性定数を仮定する
ことにより、固体の弾性対称性(結晶形状の対称性)が
未知である場合であっても、確実に共振周波数について
の振動モードを特定することができ、正確な弾性定数お
よび弾性対称性の測定が可能となる。
By calculating the resonance frequency and the distribution of vibration amplitude with the solid as an orthorhombic system, not only the independent elastic constants but also the elastic symmetry of the solid can be surely obtained. That is, the orthorhombic system has nine independent elastic constants, and by assuming these nine elastic constants, the elastic symmetry of a solid (symmetry of crystal shape) is unknown. Even in this case, the vibration mode about the resonance frequency can be specified with certainty, and the accurate elastic constant and elastic symmetry can be measured.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明に係る固体の共振モード検
出方法および装置並びに弾性定数の測定方法および#装
置の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に
説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る固体の弾
性定数測定装置のブロック図である。図1において、弾
性定数測定装置10は、入力部14と弾性定数演算部
(弾性定数算出手段)20と、共振モード検出部(共振
モード検出装置)30とから構成してある。入力部14
は、図示しないキーボードやマウスなどから構成してい
あって、試料12の寸法や密度、さらには試料12の共
振周波数や振動モード、弾性定数などが入力可能となっ
ている。また、弾性定数演算部20は、後述するよう
に、予め与えられた式に基づいて、固体の試料12の弾
性定数を演算する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a solid resonance mode detecting method and apparatus, an elastic constant measuring method and an apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a solid elastic constant measuring device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an elastic constant measuring device 10 includes an input unit 14, an elastic constant calculating unit (elastic constant calculating unit) 20, and a resonance mode detecting unit (resonance mode detecting device) 30. Input unit 14
Is composed of a keyboard, a mouse and the like (not shown), and the size and density of the sample 12, as well as the resonance frequency, vibration mode and elastic constant of the sample 12 can be input. Further, the elastic constant calculator 20 calculates the elastic constant of the solid sample 12 based on a formula given in advance, as described later.

【0020】共振モード検出部30は、固体の試料12
を点状に支持する支持部32を有している。また、共振
モード検出部30は、送信手段および振動手段である送
信部34と、試料12の振動を検出する受信器(受信手
段)36とを備えている。送信部34は、掃引発振器3
4aと送信器34bとから構成してあって、周波数を連
続的に変化させつつ試料12の超音波を与えて振動させ
ることができるようになっているとともに、試料12を
任意の周波数で超音波振動させることができるようにな
っている。そして、掃引発振器34aは、制御部40に
よって発振する周波数が制御され、発振した周波数を電
気信号として送信器34bに与える。また、送信器34
bは、掃引発振器34aの出力した信号を超音波に変換
して試料12に与え、試料12を超音波振動させる。
The resonance mode detector 30 is a solid sample 12
Has a support portion 32 that supports the point. Further, the resonance mode detection unit 30 includes a transmission unit 34 that is a transmission unit and a vibration unit, and a receiver (reception unit) 36 that detects the vibration of the sample 12. The transmission unit 34 uses the sweep oscillator 3
4a and the transmitter 34b, the ultrasonic waves of the sample 12 can be applied to vibrate while continuously changing the frequency, and the sample 12 can be ultrasonicated at an arbitrary frequency. It can be vibrated. The frequency of oscillation of the sweep oscillator 34a is controlled by the control unit 40, and the oscillated frequency is given to the transmitter 34b as an electric signal. Also, the transmitter 34
In b, the signal output from the sweep oscillator 34a is converted into ultrasonic waves and applied to the sample 12, and the sample 12 is ultrasonically vibrated.

【0021】受信器36は、支持部32および発振器3
4bとともに試料12を支持している。また、受信器3
6は、試料12の振動(試料12を伝播してきた超音
波)を検出して電気信号に変換して出力する。そして、
受信器36には、出力側に共振検出手段である共振周波
数検出部42が接続してある。この共振周波数検出部4
2は、送信部34の掃引発振器34aの出力信号が参照
信号として入力するようになっており、この参照信号と
受信器36の出力信号とから試料12の共振周波数を検
出する。
The receiver 36 includes a support 32 and an oscillator 3.
The sample 12 is supported together with 4b. Also, the receiver 3
Reference numeral 6 detects vibration of the sample 12 (ultrasonic waves propagating through the sample 12), converts it into an electric signal, and outputs it. And
On the output side of the receiver 36, a resonance frequency detecting section 42 which is a resonance detecting means is connected. This resonance frequency detector 4
2, the output signal of the sweep oscillator 34a of the transmitter 34 is input as a reference signal, and the resonance frequency of the sample 12 is detected from this reference signal and the output signal of the receiver 36.

【0022】共振モード検出部30は、試料12の表面
の振動を検出する表面振動検出手段であるレーザ干渉計
46を備えている。レーザ干渉計46は、試料12の上
方に配設してあって、試料12の表面(上面)にレーザ
ビーム52を照射し、その射出光と反射光との干渉周波
数から、超音波振動している試料表面の変動速度(振動
速度)を出力する。また、レーザ干渉計46は、駆動装
置48に取り付けてあって、駆動装置48により試料1
2の表面に沿って走査可能となっている。そして、駆動
装置48は、制御部40により駆動制御される。
The resonance mode detecting section 30 includes a laser interferometer 46 which is a surface vibration detecting means for detecting the vibration of the surface of the sample 12. The laser interferometer 46 is arranged above the sample 12, irradiates the surface (upper surface) of the sample 12 with the laser beam 52, and ultrasonically vibrates from the interference frequency between the emitted light and the reflected light. The fluctuation speed (vibration speed) of the sample surface is output. The laser interferometer 46 is attached to the driving device 48, and the driving device 48 drives the sample 1
2 is capable of scanning along the surface. The drive unit 48 is drive-controlled by the control unit 40.

【0023】レーザ干渉計46の出力側には、振幅分布
検出部(振幅分布検出手段)50が設けてある。この振
幅分布検出部50は、レーザ干渉計46の出力する振動
速度に基づいて、後述するように、試料表面の法線方向
の振動振幅を演算するとともに、駆動装置48から入力
する位置信号を用いて振動振幅の試料表面における分布
を求める。
On the output side of the laser interferometer 46, an amplitude distribution detecting section (amplitude distribution detecting means) 50 is provided. The amplitude distribution detection unit 50 calculates the vibration amplitude in the normal direction of the sample surface based on the vibration speed output from the laser interferometer 46, and uses the position signal input from the driving device 48, as will be described later. To obtain the distribution of vibration amplitude on the sample surface.

【0024】共振モード検出部30は、共振モード演算
部56と比較判定部58とを有している。共振モード演
算部56は、入力部14から試料12の寸法や密度、振
動モード、弾性定数などが入力するようになっている。
そして、共振モード演算部56は、予め与えられた式
と、入力部54から入力した試料12の寸法、密度、弾
性定数、振動モードなどに基づいて、試料12の共振周
波数および、この共振周波数による試料表面における法
線方向の振動振幅の分布(振動パターン)とを演算し、
共振モード判定部である比較判定部58に出力する。
The resonance mode detecting section 30 has a resonance mode calculating section 56 and a comparison determining section 58. The resonance mode calculation unit 56 is configured to input the size and density of the sample 12, the vibration mode, the elastic constant, and the like from the input unit 14.
Then, the resonance mode calculation unit 56 uses the resonance frequency of the sample 12 and the resonance frequency of the sample 12 based on the equation given in advance and the dimensions, density, elastic constants, vibration modes, etc. of the sample 12 input from the input unit 54. Calculate the distribution (vibration pattern) of the vibration amplitude in the normal direction on the sample surface,
It outputs to the comparison determination unit 58 which is the resonance mode determination unit.

【0025】なお、入力部14は、さらに弾性定数演算
部20、共振モード検出部30の制御部40、振幅分布
検出部50に接続してある。また、弾性定数演算部20
は、出力側が共振モード検出部30の共振モード演算部
56に接続してあって、演算した弾性定数を共振モード
演算部56に出力できるようになっている。
The input unit 14 is further connected to the elastic constant calculation unit 20, the control unit 40 of the resonance mode detection unit 30, and the amplitude distribution detection unit 50. In addition, the elastic constant calculator 20
The output side is connected to the resonance mode calculation unit 56 of the resonance mode detection unit 30, and the calculated elastic constant can be output to the resonance mode calculation unit 56.

【0026】比較判定部58は、共振モード演算部56
が接続してあるとともに、振幅分布演算部60が接続し
てある。そして、比較判定部58は、共振モード演算部
56が演算して求めた試料12の表面における振動パタ
ーン(演算振動パターン)と、共振周波数によって振動
させた試料12から検出した振動パターン(測定振動パ
ターン)とを比較し、測定振動パターンと一致または極
めて似ている演算振動パターンを選択する。
The comparison / determination unit 58 is a resonance mode calculation unit 56.
Are connected, and the amplitude distribution calculation unit 60 is also connected. Then, the comparison / determination unit 58 calculates the vibration pattern on the surface of the sample 12 calculated by the resonance mode calculation unit 56 (calculation vibration pattern) and the vibration pattern detected from the sample 12 vibrated at the resonance frequency (measurement vibration pattern). ) And select a calculated vibration pattern that matches or is very similar to the measured vibration pattern.

【0027】このようになっている実施形態の弾性定数
測定装置10による共振モードの検出および弾性定数の
測定は、次のごとくして行なう。なお、この実施形態に
おける弾性性定数の測定は、従来と同様に、試料12の
変位をルジャンドル関数の線形結合によって近似し、ラ
グランジュアンの停留点を求める手法によって行なって
いる。
The detection of the resonance mode and the measurement of the elastic constant by the elastic constant measuring device 10 of the embodiment having the above-mentioned configuration are performed as follows. The elasticity constant in this embodiment is measured by a method of approximating the displacement of the sample 12 by linear combination of Legendre functions to obtain the Lagrangian stationary point, as in the conventional case.

【0028】固体材料の共振モード、弾性定数を求める
場合、まず、その材料からなる直方体の試料12を作成
する。そして、図2のステップ100に示したように、
試料12の寸法および密度を測定する。次に、その試料
12の弾性定数を仮定し、仮定した弾性定数を用いて試
料12の共振周波数と共振モード(振動モードと共振の
次数)と、試料12の表面におけるを法線方向の振動振
幅の分布(振動パターン)を演算する(ステップ10
2)。すなわち、弾性定数測定装置10の入力部54に
試料12の寸法、密度、振動モード、仮定した弾性定数
を入力し、共振モード検出部30を構成している共振モ
ード演算部56に与える。
To obtain the resonance mode and elastic constant of a solid material, first, a rectangular parallelepiped sample 12 made of the material is prepared. Then, as shown in step 100 of FIG.
Measure the dimensions and density of sample 12. Next, assuming the elastic constant of the sample 12, the resonance frequency and the resonance mode (the vibration mode and the order of resonance) of the sample 12 and the vibration amplitude in the normal line direction on the surface of the sample 12 are assumed using the assumed elastic constant. Of the distribution (vibration pattern) is calculated (step 10
2). That is, the dimensions, the density, the vibration mode, and the assumed elastic constant of the sample 12 are input to the input unit 54 of the elastic constant measuring device 10 and given to the resonance mode operation unit 56 that constitutes the resonance mode detection unit 30.

【0029】振動モードは、斜方晶系の直方体の場合、
呼吸振動と呼ばれるAg モード、ねじり振動であるAu
モード、直方体の直交する3辺に沿ったx、y、z軸ま
わりのせん断振動であるB3gモード、B2gモード、B1g
モード、そして、x、y、z軸まわりの曲げ振動である
3uモード、B2uモード、B1uモードの8つに分類され
る。図3にその一部を示す。同図(1)はAg モードで
あり、同図(2)はA u モード、同図(3)はB3gモー
ド、同図(4)はB3uモ−ドである。
In the case of an orthorhombic rectangular parallelepiped, the vibration mode is
A called respiratory oscillationgMode, torsional vibration Au
Mode, the x, y, and z axes along three orthogonal sides of a rectangular parallelepiped
Another shear vibration B3 gMode, B2 gMode, B1 g
Modes and bending vibrations around the x, y and z axes
B3uMode, B2uMode, B1uClassified into 8 modes
It FIG. 3 shows a part thereof. The figure (1) is AgIn mode
Yes, (2) in the figure is A uMode, B in the figure (3)3 gMo
Do, B in the figure (4)3uIt is a mode.

【0030】共振モード演算部56は、まず、数式1に
よって定義されるラグランジェ関数Lの停留点を求める
ことによって、試料12の与えられた振動モードにおけ
る共振周波数を演算する。
The resonance mode calculator 56 first calculates the resonance frequency of the sample 12 in a given vibration mode by determining the stationary point of the Lagrangian function L defined by Equation 1.

【数1】 ここに、ρは試料12の密度、ωは試料12の共振周波
数、ui 、uj は試料12の変位、CIJ は弾性定数
(弾性率テンソルの要素)、SI 、SJ は、試料12内
の工学ひずみであり、Vは試料12の体積である。
[Equation 1] Where ρ is the density of the sample 12, ω is the resonance frequency of the sample 12, u i and u j are the displacements of the sample 12, C IJ is the elastic constant (element of elastic modulus tensor), S I and S J are the sample Is the engineering strain within 12, and V is the volume of sample 12.

【0031】さらに、共振モード演算部56は、数式1
により求めた試料12の共振周波数における試料12の
振動パターン(試料12の表面における法線方向の振動
振幅の分布)を演算して求める。この振動パターンは、
試料12の直交する3辺に沿った方向をx、y、zとし
(図3参照)、x→x1 、y→x2 、z→x3 とする
と、xi 方向(i=1、2、3)に沿った変位ui を、
次の数式2のように基底関数Ψの線形結合で近似する。
Further, the resonance mode calculation unit 56 calculates
The vibration pattern of the sample 12 (the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of the sample 12) at the resonance frequency of the sample 12 obtained by is calculated. This vibration pattern is
Let x, y, z be the directions along the three orthogonal sides of the sample 12 (see FIG. 3), and let x → x 1 , y → x 2 , and z → x 3 , then the x i direction (i = 1, 2 3) the displacement u i along
It is approximated by a linear combination of basis functions Ψ as in the following Expression 2.

【数2】 ここに、kは基底関数の番号であり、ak (i)は変位ui
を表現するためのk番目の基底関数に係る係数である。
[Equation 2] Here, k is the number of the basis function and a k (i) is the displacement u i
Is a coefficient relating to the k-th basis function for expressing

【0032】基底関数Ψとして、数式3の正規化したル
ジャンドル関数Pλ(λ=l、m、n)の積を用いるこ
とによって、比較的少ない項数で、精度の高い試料12
の表面における振動パターンの近似を行なうことができ
る。
By using the product of the normalized Legendre function P λ (λ = 1, m, n) of Equation 3 as the basis function Ψ, the sample 12 having a relatively small number of terms and high accuracy can be obtained.
An approximation of the vibration pattern on the surface of can be performed.

【数3】 ただし、数式3においてPλはλ次のルジャンドル関数
であり、Li は直方体試料12のxi 方向に平行な辺の
長さである。なお、この振動振幅分布の計算の詳細は、
I.Ohno,J.Phys.Earth,1976,
24,335−379に述べられている。
[Equation 3] However, in Equation 3, P λ is a Legendre function of the λth order, and L i is the length of the side of the rectangular parallelepiped sample 12 parallel to the x i direction. The details of the calculation of this vibration amplitude distribution are
I. Ohno, J .; Phys. Earth, 1976,
24,335-379.

【0033】発明者等の研究によると、固体(試料)が
直方体の場合、Ag モード、Au モード、B3gモード、
2gモード、B1gモード、B3uモード、B2uモード、B
1uモードの8つの振動モードによる共振のうち、特定の
共振モードにおいて直方体表面における表面と直交した
方向(法線方向)の振動パターンは、弾性対称性(結晶
形状の対称性)および弾性定数に依存しないことがわか
った。すなわち、特定の振動パターン(振動振幅の分
布)は、弾性対称性と弾性定数とが異なる場合であって
も、ほぼ同じ振動パターンを示す。この弾性対称性およ
び弾性定数に依存しない振動パターンを示す振動モード
は、Ag −1、Ag −3、Au −1、Au−3、B3g
1、B3g−2、B3g−3、B2g−1、B2g−2、B2g
3、B2u−1、B2u−2、B1u−1の13通りである。
なお、これらの振動モードを示す記号のあとにダッシュ
(−)をもって示した数字は、共振の次数を示してい
る。
[0033] According to the study of the inventors, if a solid (sample) is a rectangular parallelepiped, A g mode, A u mode, B 3 g mode,
B 2g mode, B 1g mode, B 3u mode, B 2u mode, B
Among the resonances of 8 vibration modes of 1u mode, the vibration pattern in the direction (normal direction) orthogonal to the surface of the rectangular parallelepiped surface in the specific resonance mode depends on elastic symmetry (symmetry of crystal shape) and elastic constants. I found out not. That is, the specific vibration pattern (distribution of vibration amplitude) shows almost the same vibration pattern even when the elastic symmetry and the elastic constant are different. The vibration modes exhibiting a vibration pattern that does not depend on this elastic symmetry and elastic constant are Ag- 1, Ag- 3, Au- 1, Au- 3, B3g-.
1, B3g- 2, B3g- 3, B2g- 1, B2g- 2, B2g-
There are 13 ways of B3u- 1, B2u- 1, B2u- 2, and B1u- 1.
The numbers indicated by a dash (-) after the symbols indicating these vibration modes indicate the order of resonance.

【0034】そこで、この実施形態の場合、共振モード
演算部56は、周波数の低い方から20〜50程度の共
振周波数を演算して求め、上記の13の共振モードにつ
いて試料12の表面における法線方向の振動振幅の分布
である振動パターンを演算する。
Therefore, in the case of this embodiment, the resonance mode calculation unit 56 calculates and calculates the resonance frequencies of about 20 to 50 from the lower frequency side, and the normal line on the surface of the sample 12 for the above 13 resonance modes. The vibration pattern, which is the distribution of the vibration amplitude in the direction, is calculated.

【0035】一方、試料12は、共振モード検出部30
によって共振周波数が測定される(ステップ104)。
すなわち、共振モード検出部30の制御部40は、送信
部34の掃引発振器34aの発振周波数を連続的に変化
させる。そして、送信部34は、送信器34bが掃引発
振器34aの発振周波数を超音波に変換し、試料12に
与えて超音波振動させる。そして、受信器36は、試料
12を伝播した超音波を受信して電気信号に変換し、振
動検出信号として共振周波数検出部42に入力する。共
振周波数検出部42は、掃引発振器34aの出力する発
振周波数を参照して試料12の共振周波数を検出する。
On the other hand, the sample 12 has a resonance mode detecting section 30.
The resonance frequency is measured by (step 104).
That is, the control unit 40 of the resonance mode detection unit 30 continuously changes the oscillation frequency of the sweep oscillator 34a of the transmission unit 34. Then, in the transmitter 34, the transmitter 34b converts the oscillation frequency of the sweep oscillator 34a into ultrasonic waves, and applies the ultrasonic waves to the sample 12 to vibrate the ultrasonic waves. Then, the receiver 36 receives the ultrasonic wave propagated through the sample 12, converts it into an electric signal, and inputs it to the resonance frequency detection unit 42 as a vibration detection signal. The resonance frequency detector 42 detects the resonance frequency of the sample 12 with reference to the oscillation frequency output from the sweep oscillator 34a.

【0036】このようにして試料12の共振周波数の検
出を行なったならば、次にステップ106のように試料
12を共振周波数で振動させ、試料12の表面における
面に対して垂直方向(法線方向)の振動振幅の検出を行
なう。すなわち、まず、入力部14を介して制御部40
に共振周波数を与え、制御部40によって掃引発振器3
4aの発振周波数を、検出した試料12の共振周波数に
制御し、送信器34bを介して試料12を共振周波数に
よって振動させる。また、レーザ干渉計46を駆動して
試料12の表面にレーザビーム52を照射し、試料12
の表面法線方向における振動速度検出する。さらに、制
御部40によって駆動装置48を制御し、レーザ干渉計
46を試料12の表面に沿って走査する。そして、レー
ザ干渉計46が検出した試料表面の振動速度は、レーザ
干渉計46の出力側に接続した振幅分布検出部50にさ
れる。振幅分布検出部50は、レーザ干渉計46が検出
した振動速度を、入力部14から与えられた試料12を
振動させている共振周波数によって除して振動振幅を得
るとともに、この振動振幅を駆動装置48の出力する位
置信号に対応させて記憶し、試料12の表面における振
動振幅の分布(振動パターン)を検出する。
After the resonance frequency of the sample 12 is detected in this way, the sample 12 is vibrated at the resonance frequency in step 106, and the surface of the sample 12 is perpendicular to the plane (normal line). Direction) vibration amplitude is detected. That is, first, the control unit 40 via the input unit 14
A resonance frequency to the sweep oscillator 3 by the control unit 40.
The oscillation frequency of 4a is controlled to the detected resonance frequency of the sample 12, and the sample 12 is vibrated by the resonance frequency via the transmitter 34b. Further, the laser interferometer 46 is driven to irradiate the surface of the sample 12 with the laser beam 52,
The vibration velocity in the surface normal direction of is detected. Further, the control unit 40 controls the drive device 48 to scan the laser interferometer 46 along the surface of the sample 12. The vibration velocity of the sample surface detected by the laser interferometer 46 is sent to the amplitude distribution detector 50 connected to the output side of the laser interferometer 46. The amplitude distribution detection unit 50 divides the vibration velocity detected by the laser interferometer 46 by the resonance frequency of the sample 12 that is being vibrated to obtain the vibration amplitude, and the vibration amplitude is also applied to the driving device. It is stored in association with the position signal output by 48, and the distribution of vibration amplitude (vibration pattern) on the surface of the sample 12 is detected.

【0037】この測定された振動パターンは、共振モー
ド演算部56によって計算して求めた振動パターンとと
もに比較判定部58に入力され、比較される(ステップ
108)。比較判定部58は、共振モード演算部56に
より計算した複数の振動パターン(演算振動パターン)
と、測定された振動パターン(測定振動パターン)とを
比較し、演算振動パターンの中から測定振動パターンと
一致または極めて似ているパターンが存在するか否かを
判定し、一致または極めてみ似ている演算振動パターン
が存在する場合、それを選択する。これにより、共振周
波数で振動している試料12の共振モード(振動モード
と共振の次数)が特定される(ステップ108)。この
測定振動パターンと演算振動パターンとの比較は、測定
振動パターンがいずれかの演算振動パターンと一致、ま
たは極めて似ているものが得られるまで行なう。
The measured vibration pattern is input to the comparison / determination unit 58 together with the vibration pattern calculated by the resonance mode calculation unit 56 and compared (step 108). The comparison determination unit 58 uses a plurality of vibration patterns (calculation vibration patterns) calculated by the resonance mode calculation unit 56.
And the measured vibration pattern (measurement vibration pattern) are compared to determine whether or not there is a pattern that matches or is very similar to the measured vibration pattern among the calculated vibration patterns. If there is an operational vibration pattern that exists, select it. As a result, the resonance mode (the vibration mode and the order of resonance) of the sample 12 vibrating at the resonance frequency is specified (step 108). The comparison between the measured vibration pattern and the calculated vibration pattern is performed until a measured vibration pattern matches or extremely resembles any calculated vibration pattern.

【0038】その後、上記のようにして得た振動モード
と共振周波数とを入力部14に入力し、試料12の寸
法、密度とともに弾性定数演算部20に与える。弾性定
数演算部20は、与えられたデータを用いて、入力され
た共振周波数が得られるような弾性定数を演算する(ス
テップ110)。さらに、弾性定数演算部20によって
求めた弾性定数を共振モード演算部56に与え、試料1
2の共振周波数を演算するとともに、共振モードが特定
されていない各共振周波数について、試料12の表面に
おける振動パターンを演算する(ステップ112)。
Thereafter, the vibration mode and the resonance frequency obtained as described above are input to the input section 14 and given to the elastic constant calculation section 20 together with the size and density of the sample 12. The elastic constant calculation unit 20 uses the given data to calculate an elastic constant such that the input resonance frequency is obtained (step 110). Further, the elastic constant calculated by the elastic constant calculating unit 20 is given to the resonance mode calculating unit 56, and the sample 1
The resonance frequency of No. 2 is calculated, and the vibration pattern on the surface of the sample 12 is calculated for each resonance frequency whose resonance mode is not specified (step 112).

【0039】次に、共振モードを特定できなかった共振
周波数で試料12を前記と同様にして振動させ、表面の
振動パターンを測定する(ステップ114)。そして、
測定した振動パターン(測定振動パターン)を共振モー
ド演算部56によって演算した各振動パターン(演算振
動パターン)と比較し、測定振動パターンに一致または
極めて似ている演算振動パターンを選択して各共振周波
数の共振モードを特定する(ステップ116)。さら
に、新たに特定できた共振モードの振動モードを用い
て、この振動モードを特定できた共振周波数が得られる
ように弾性定数を演算する(ステップ118)。
Next, the sample 12 is vibrated in the same manner as above at the resonance frequency for which the resonance mode cannot be specified, and the vibration pattern of the surface is measured (step 114). And
The measured vibration pattern (measured vibration pattern) is compared with each vibration pattern (calculated vibration pattern) calculated by the resonance mode calculator 56, and a calculated vibration pattern that is identical or very similar to the measured vibration pattern is selected to select each resonance frequency. The resonance mode of is specified (step 116). Further, using the vibration mode of the newly identified resonance mode, the elastic constant is calculated so as to obtain the resonance frequency with which this vibration mode can be identified (step 118).

【0040】その後、共振モード演算部56において演
算した複数の共振周波数(例えば、周波数の低い順に2
0〜50個)のすべてについて、共振モードを特定でき
た可否かを判断する(ステップ120)。まだ共振モー
ドを特定できていない共振周波数が存在する場合、ステ
ップ114〜ステップ120を繰り返してすべての共振
周波数について共振モードを特定する。ステップ120
においてすべての共振周波数について共振モードを特定
できたと判断した場合、弾性定数の測定を終了する。
After that, a plurality of resonance frequencies calculated by the resonance mode calculator 56 (for example, 2
It is determined whether or not the resonance mode can be specified for all (0 to 50) (step 120). When there is a resonance frequency for which the resonance mode has not been specified yet, steps 114 to 120 are repeated to specify the resonance mode for all the resonance frequencies. Step 120
When it is determined that the resonance mode can be specified for all the resonance frequencies, the measurement of the elastic constant is ended.

【0041】[0041]

【実施例】《実施例1:弾性定数の測定》長さ11.9
2mm、幅10.93mm、厚さ9.86mmの直方体
のジュラルミンを用意し、弾性定数の測定を行なった。
このジュラルミンの密度は、2788kg/m3 であっ
た。ジュラルミンは多結晶なので等方体を仮定し、2つ
の弾性定数C11とC44とについて測定を行なった。な
お、ジュラルミンの試料は、厚さ方向(9.86mmの
辺に平行な方向)をz方向としている。
Examples << Example 1: Measurement of elastic constants >> Length 11.9
A rectangular parallelepiped duralumin having a width of 2 mm, a width of 10.93 mm and a thickness of 9.86 mm was prepared, and the elastic constant was measured.
The density of this duralumin was 2788 kg / m 3 . Since duralumin is a polycrystal, an isotropic body is assumed and two elastic constants C 11 and C 44 are measured. In the duralumin sample, the thickness direction (direction parallel to the 9.86 mm side) is the z direction.

【0042】まず、共振周波数の測定を行なったとこ
ろ、図4のような共振スペクトルが得られた。図4に示
されているように、多数の共振ピークが観測されてお
り、この測定だけからでは共振モードを特定することは
できない。特に、いくつかのピークは重なり合ってお
り、これが独立な2つの共振ピークなのか、あるいは一
本のピークが何らかの原因によって割れたものなのかを
判断することができない。例えば、周波数が250〜2
53kHzの部分を拡大すると図5のようになり、複数
のピークが存在していることがわかる。
First, when the resonance frequency was measured, a resonance spectrum as shown in FIG. 4 was obtained. As shown in FIG. 4, many resonance peaks are observed, and the resonance mode cannot be specified only from this measurement. In particular, some peaks are overlapped, and it is not possible to judge whether these are two independent resonance peaks or one peak is broken for some reason. For example, if the frequency is 250-2
FIG. 5 is an enlarged view of the 53 kHz portion, and it can be seen that there are a plurality of peaks.

【0043】そこで、この状態で、弾性定数の初期値を
11=100GPa、C44=22GPa(これらはそれ
ぞれ、後述する真値から約10%、約20%ずれた値で
ある)として、測定した共振周波数が得られるように弾
性定数について従来どおりの逆計算を行った。つまり、
共振周波数の数値だけを比較して、計算値と測定値の対
応を行った。その結果、収束解を得ることができなかっ
た。このように、従来法においては、弾性定数の初期値
が真値と近くなければ、正しい結果を得ることができな
い。
Then, in this state, the initial values of the elastic constants were measured as C 11 = 100 GPa and C 44 = 22 GPa (these values are values deviated from the true values described later by about 10% and about 20%, respectively). The conventional inverse calculation of the elastic constant was performed so that the resonance frequency was obtained. That is,
Correspondence between calculated values and measured values was made by comparing only the numerical values of the resonance frequency. As a result, a convergent solution could not be obtained. As described above, in the conventional method, a correct result cannot be obtained unless the initial value of the elastic constant is close to the true value.

【0044】次に、同じ初期値を用いて振動パターンを
計算し、測定した振動パターンと比較した。図6は、ジ
ュラルミン試料のz方向と直交する面におけるz方向の
変位振幅(振動振幅)の分布を比較したものである。こ
の図6は、左側の列がジュラルミン試料の実際に測定し
た振動振幅の分布であり、中央の列がC11=100GP
a、C44=22GPaとして計算により求めた振動振幅
の分布である。そして、同図の右側の列は、C11=20
0GPa、C44=50GPaとして演算した振動振幅の
分布である。また、1番上の列がAg −4の振動モード
における振動振幅の分布、2番目の列がAu −3、3番
目の列がB1g−5、4番目の列がB2g−5、一番下の列
がB1u−7の振動モードにおける振動振幅の分布を示し
ている。
Next, a vibration pattern was calculated using the same initial value and compared with the measured vibration pattern. FIG. 6 is a comparison of distributions of displacement amplitudes (vibration amplitudes) in the z direction on a plane orthogonal to the z direction of the duralumin sample. In FIG. 6, the left column shows the distribution of vibration amplitudes of the duralumin sample actually measured, and the middle column shows C 11 = 100 GP.
a is a distribution of vibration amplitudes obtained by calculation with C 44 = 22 GPa. The right column of the figure, C 11 = 20
It is a distribution of the vibration amplitude calculated as 0 GPa and C 44 = 50 GPa. Further, the distribution of vibration amplitude string on 1st is in the vibration mode of A g -4, 2-th row A u-3,3-th column B 1g -5,4 th column B 2 g -5 , The bottom row shows the distribution of the vibration amplitude in the vibration mode of B 1u −7.

【0045】図6に示したように、実際に測定した振動
振幅の分布と、弾性定数を仮定して演算により求めた振
動振幅の分布とは、非常によく一致している。特に、A
g −4とAu −3との2つの振動モードは、図5に示し
たように共振周波数の差はわずかに0.1%であり、図
4の共振スペクトルではピークが重なっている。それに
もかかわらず、両者の振動パターン(振動振幅の分布)
は、全く異なる。このように、振動パターンを比較する
ことにより、正確な共振モードと共振周波数との対応を
見出すことが容易にできる。
As shown in FIG. 6, the distribution of the actually measured vibration amplitude and the distribution of the vibration amplitude obtained by the calculation assuming the elastic constant are in very good agreement. In particular, A
The two vibration modes of g -4 and Au -3 have a difference in resonance frequency of only 0.1% as shown in FIG. 5, and the peaks overlap in the resonance spectrum of FIG. Nevertheless, both vibration patterns (vibration amplitude distribution)
Is completely different. In this way, by comparing the vibration patterns, it is possible to easily find an accurate correspondence between the resonance mode and the resonance frequency.

【0046】そこで、上記のようにして振動パターンの
対応を行なって共振モードを特定したのち、この共振モ
ードの振動モードを用いて特定した共振モードに対応し
た共振周波数が得られるように弾性定数を逆計算し、さ
らに逆計算した弾性定数に基づいて各共振周波数におけ
る振動パターンを測定した振動パターンと比較し、共振
モードの特定を行なった。このようにして測定した全て
の共振モードに対して振動パターンを測定し、共振周波
数に対する正確な共振モードの特定を行ってから弾性定
数を逆計算し、さらに共振周波数の演算を行なって測定
した共振周波数と比較した結果を図7に示す。弾性定数
の収束解は、C11=109.26GPa、C44=26.
72GPaであった。これが弾性定数の真値である。そ
して、共振周波数の実際に測定して得た値と、上記のよ
うにして弾性定数を測定し、その弾性定数に基づいて計
算した共振周波数との平均の偏差は、図7に示されてい
るように約0.2%であり、正確な弾性定数を得ること
ができる。
Therefore, after the resonance pattern is specified by performing the correspondence of the vibration pattern as described above, the elastic constant is set so that the resonance frequency corresponding to the specified resonance mode is obtained using the vibration mode of this resonance mode. Inverse calculation was performed, and the vibration pattern at each resonance frequency was compared with the measured vibration pattern based on the calculated elastic constants to identify the resonance mode. The resonance pattern is measured for all the resonance modes measured in this way, the accurate resonance mode is specified for the resonance frequency, the elastic constant is inversely calculated, and the resonance frequency is calculated. The result of comparison with the frequency is shown in FIG. The convergent solutions of the elastic constants are C 11 = 109.26 GPa, C 44 = 26.
It was 72 GPa. This is the true value of the elastic constant. The average deviation between the value obtained by actually measuring the resonance frequency and the resonance frequency calculated based on the elastic constant measured as described above is shown in FIG. As such, it is about 0.2%, and an accurate elastic constant can be obtained.

【0047】なお、振動パターンは、図6に示したよう
に、弾性定数にほとんど影響されない。すなわち、同図
の右側の列に示したように、C11=200GPa、C44
=50GPa(これらは、真値からそれぞれ約83%、
約85%ずれた値である)という、真値と大きく異なる
値を用いて振動パターンを演算した場合にも、測定され
た振動パターンとほとんど変化がない。実際、C11=5
00GPa、C44=10GPaという異常な値を使用し
ても、振動パターンの計算結果は変化しなかった。つま
り、真値と全く異なる初期値の弾性定数を用いても、振
動モードを特定して弾性定数の逆計算をすることによ
り、結果的に弾性定数の真値を得ることができる。実
際、C11=200GPa、C44=50GPaという初期
値を使用し振動モードの特定を行って逆計算を遂行する
ことで、弾性定数の真値を得ることができた。そして、
等方体であれば、いかなる弾性定数であっても、振動振
幅の分布は変化することがなかった。
The vibration pattern is hardly affected by the elastic constant, as shown in FIG. That is, as shown in the right column of the figure, C 11 = 200 GPa, C 44
= 50 GPa (These are about 83% from the true value,
Even when the vibration pattern is calculated using a value that is significantly different from the true value, which is a value that is shifted by about 85%), there is almost no change from the measured vibration pattern. In fact, C 11 = 5
Even if an abnormal value of 00 GPa and C 44 = 10 GPa was used, the calculation result of the vibration pattern did not change. That is, even if an elastic constant having an initial value that is completely different from the true value is used, the true value of the elastic constant can be obtained as a result by specifying the vibration mode and performing the inverse calculation of the elastic constant. In fact, the true value of the elastic constant could be obtained by performing the inverse calculation by specifying the vibration mode using the initial values of C 11 = 200 GPa and C 44 = 50 GPa. And
As long as it was an isotropic body, the distribution of the vibration amplitude did not change regardless of the elastic constant.

【0048】《実施例2:振動パターンの弾性対称性に
対する非依存性》発明者等は、弾性対称性が異なっても
直方体試料の表面における法線方向の振動振幅の分布が
大きく変化しない共振モードが存在することを見出し
た。図8は、異なる弾性対称性(等方体と斜方晶)、そ
して異なる弾性定数を有するものとして、同一形状の直
方体のz面(z軸と直交した面)におけるz方向変位の
振動パターンである。使用した試料は、実施例1と同じ
寸法と密度とを有するジュラルミンである。
Example 2: Independence of vibration pattern on elastic symmetry The inventors have found that the resonance mode in which the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of a rectangular parallelepiped sample does not change significantly even if the elastic symmetry is different. Found that there is. FIG. 8 shows a vibration pattern of z-direction displacement in the z-plane (plane orthogonal to the z-axis) of a rectangular parallelepiped having the same shape as having different elastic symmetries (isotropic and orthorhombic) and different elastic constants. is there. The sample used is duralumin, which has the same dimensions and density as in Example 1.

【0049】図8において上の段は、等方体を仮定し、
11=109.26GPa、C44=26.72GPaと
して演算により求めた振動パターンである。また、下の
段は、斜方晶系を仮定し、C11=100GPa、C22
150GPa、C33=200GPa、C12=70GP
a、C13=60GPa、C23=50GPa、C44=20
GPa、C55=30GPa、C66=40GPaとして演
算により求めた振動パターンである。
The upper stage in FIG. 8 assumes an isotropic body,
This is a vibration pattern obtained by calculation with C 11 = 109.26 GPa and C 44 = 26.72 GPa. In the lower stage, assuming an orthorhombic system, C 11 = 100 GPa, C 22 =
150 GPa, C 33 = 200 GPa, C 12 = 70 GP
a, C 13 = 60 GPa, C 23 = 50 GPa, C 44 = 20
It is a vibration pattern obtained by calculation with GPa, C 55 = 30 GPa, C 66 = 40 GPa.

【0050】図から明らかなように、上段の等方体と下
段の斜方晶とでは、共振周波数が異なるが、同じ振動パ
ターンとなる。すなわち、これらの共振モードにおいて
は、弾性対称性に依存しない振動パターンを示す。そし
て、このような弾性対称性と弾性定数とが異なる場合で
あっても、ほぼ同じ振動パターンとなるのは、直方体の
場合、Ag −1、Ag −3、Au −1、Au −3、B3g
−1、B3g−2、B3g−3、B2g−1、B2g−2、B2g
−3、B2u−1、B2u−2、B1u−1の13通りであっ
た。
As is clear from the figure, the upper isotropic body and the lower orthorhombic crystal have different resonance frequencies, but have the same vibration pattern. That is, in these resonance modes, a vibration pattern that does not depend on elastic symmetry is exhibited. Then, even when the such an elastic symmetry and elastic constants are different, for substantially the same vibration pattern, the case of a rectangular parallelepiped, A g -1, A g -3 , A u -1, A u -3, B 3g
-1, B 3g -2, B 3g -3, B 2g -1, B 2g -2, B 2g
-13, B2u- 1, B2u- 2, B1u- 1.

【0051】したがって、弾性定数だけでなく弾性対称
性さえも未知である固体に対しては、まず斜方晶系を仮
定して9の弾性定数を初期値として適当に決め、上に挙
げた共振モードだけを用いて振動パターンの演算を行な
い、試料の測定した振動パターンと比較して共振周波数
の共振モードを特定する。その後、この特定した共振モ
ードを用いて対応する共振周波数が得られるように弾性
定数の逆計算を行い、およその弾性定数を決定する。さ
らに、その後、再びその弾性定数を用いて全ての共振周
波数について共振モードを完全に特定し、さらに弾性定
数の逆計算を行なうことによって弾性定数の真値を得る
ことができる。
Therefore, for a solid whose elastic constant as well as elastic symmetry is unknown, first, assuming an orthorhombic system, an elastic constant of 9 is appropriately set as an initial value, and the above-mentioned resonance is obtained. The vibration pattern is calculated using only the mode, and the resonance mode of the resonance frequency is specified by comparing with the measured vibration pattern of the sample. After that, the elastic constant is inversely calculated so as to obtain the corresponding resonance frequency by using the specified resonance mode, and the approximate elastic constant is determined. Further, thereafter, the true values of the elastic constants can be obtained by completely specifying the resonant modes for all the resonant frequencies again using the elastic constants and further performing the inverse calculation of the elastic constants.

【0052】なお、前記実施例においては、試料12が
直方体の場合について説明したが、有限要素法などを用
いることによって丸棒状の試料や球形の試料、任意の多
面体の試料などにも適用することができる。また、前記
実施形態は、本発明の一態様の説明であって、これに限
定されるものではない。例えば、前記実施形態において
は、入力部14から振幅分布検出部50に共振周波数を
与える場合について説明したが、掃引発振器34aの発
振周波数を振幅分布検出部50に与えてもよい。さら
に、共振周波数検出部42と比較判定部58との出力信
号を弾性定数演算部20に与えて弾性定数を演算するよ
うにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the sample 12 is a rectangular parallelepiped has been described, but it can be applied to a round bar sample, a spherical sample, an arbitrary polyhedron sample, etc. by using the finite element method or the like. You can Further, the above embodiment is an explanation of one aspect of the present invention, and is not limited to this. For example, although a case has been described with the above embodiment where the resonance frequency is applied from the input unit 14 to the amplitude distribution detection unit 50, the oscillation frequency of the sweep oscillator 34a may be applied to the amplitude distribution detection unit 50. Further, the output signals of the resonance frequency detection unit 42 and the comparison determination unit 58 may be given to the elastic constant calculation unit 20 to calculate the elastic constant.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、固体の寸法、密度と、仮定した弾性定数とを用いて
振動モードについての固体の共振周波数を求めるととも
に、この共振周波数による固体表面における法線方向の
振動振幅の分布を演算し、この演算した振動振幅の分布
を、固体を共振周波数によって実際に振動させて測定し
た振動振幅の分布と比較することにより、固体の共振周
波数における共振モード、すなわち振動モードと共振の
次数とを特定することができる。したがって、共振周波
数がどの振動モードによるものであるかを知ることがで
き、正確な弾性定数の算出が可能となる。そして、固体
を斜方晶系として共振周波数と振動振幅の分布とを演算
することにより、多くの独立な弾性定数を仮定するた
め、固体の弾性定数を確実に求められるようになる。
As described above, according to the present invention, the resonance frequency of a solid in a vibration mode is determined using the size and density of the solid and the assumed elastic constant, and the solid with this resonance frequency is used. By calculating the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface and comparing the calculated distribution of the vibration amplitude with the distribution of the vibration amplitude measured by actually vibrating the solid at the resonance frequency, The resonance mode, that is, the vibration mode and the order of resonance can be specified. Therefore, it is possible to know which vibration mode the resonance frequency is due to, and it is possible to accurately calculate the elastic constant. Then, by calculating the resonance frequency and the distribution of the vibration amplitude using the solid as an orthorhombic system, many independent elastic constants are assumed, so that the elastic constant of the solid can be reliably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る弾性定数測定装置
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an elastic constant measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態に係る固体の弾性定数を
測定する方法のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a method for measuring an elastic constant of a solid according to an embodiment of the present invention.

【図3】 直方体状固体の振動モードの一例を示す斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a vibration mode of a rectangular solid.

【図4】 直方体ジュラルミンの共振スペクトルであ
る。
FIG. 4 is a resonance spectrum of a rectangular duralumin.

【図5】 直方体ジュラルミンの共振スペクトルの一部
拡大図である。
FIG. 5 is a partially enlarged view of a resonance spectrum of a rectangular duralumin.

【図6】 直方体ジュラルミンの測定した振動パターン
と、弾性定数を仮定して演算により求めた振動パターン
とを比較する図である。
FIG. 6 is a diagram comparing a measured vibration pattern of a rectangular parallelepiped duralumin with a vibration pattern obtained by calculation assuming an elastic constant.

【図7】 直方体ジュラルミンの測定した共振周波数
と、測定によって得た弾性定数を用いて演算により求め
た共振周波数とを比較する図である。
FIG. 7 is a diagram comparing a measured resonance frequency of a rectangular duralumin and a resonance frequency calculated by using an elastic constant obtained by the measurement.

【図8】 弾性対称性に依存しない振動パターンの一例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a vibration pattern that does not depend on elastic symmetry.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10………弾性定数測定装置、12………試料(固
体)、14………入力部、20………弾性定数算出手段
(弾性定数演算部)、30………共振モード検出部、3
4………送信手段、振動手段(送信部)、34b………
送信器、36………受信手段(受信器)、40………制
御部、42………共振検出手段(共振周波数検出部)、
46………表面振動検出手段(レーザ干渉計)、50…
……振幅分布検出手段(振幅分布検出部)、56………
共振モード演算手段(共振モード演算部)、58………
共振モード判定手段(比較判定部)。
10 ... Elastic constant measuring device, 12 ... Sample (solid), 14 ... Input unit, 20 ... Elastic constant calculating means (elastic constant calculating unit), 30 ... Resonance mode detecting unit, 3
4 ......... Transmission means, vibration means (transmission section), 34b ...
Transmitter, 36 ... Receiving means (receiver), 40 ... Control section, 42 ... Resonance detecting means (resonance frequency detecting section),
46 ... Surface vibration detection means (laser interferometer), 50 ...
...... Amplitude distribution detecting means (amplitude distribution detecting unit), 56 ......
Resonance mode calculation means (resonance mode calculation unit), 58 ...
Resonance mode determination means (comparison determination unit).

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定形状の固体を共振周波数によって振
動させ、固体表面における法線方向の振動振幅の分布を
測定するとともに、 前記固体の寸法、密度と、仮定した弾性定数とに基づい
て、前記固体の各振動モードについての共振周波数と、
この共振周波数による前記固体表面における法線方向の
振動振幅の分布とを演算し、 演算した振動振幅の分布と前記測定した振動振幅の分布
とを比較して、前記固体を振動させた共振周波数の共振
モードを求める、 ことを特徴とする固体の共振モード検出方法。
1. A solid having a predetermined shape is vibrated at a resonance frequency to measure the distribution of vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid, and based on the size and density of the solid and an assumed elastic constant, The resonance frequency for each vibration mode of the solid,
The distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid by this resonance frequency is calculated, and the distribution of the calculated vibration amplitude and the measured distribution of the vibration amplitude are compared to determine the resonance frequency of the vibration of the solid. A solid-state resonance mode detection method, characterized in that a resonance mode is obtained.
【請求項2】 周波数を連続的に変化させつつ固体を超
音波振動させる送信手段と、 前記固体の振動を検出する受信手段と、 この受信手段の検出信号に基づいて、前記固体の共振周
波数を検出する共振検出手段と、 検出した前記共振周波数により前記固体を振動させる振
動手段と、 前記共振周波数によって振動させた固体の表面における
法線方向の変位を検出する表面振動検出手段と、 この表面振動検出手段の検出信号に基づいて、前記固体
表面における法線方向の振動振幅の分布を検出する振幅
分布検出手段と、 与えられた前記固体の寸法、密度と、弾性定数とに基づ
いて、前記固体の各振動モードについての共振周波数
と、この共振周波数による前記固体表面における法線方
向の振動振幅の分布とを演算する共振モード演算手段
と、 この共振モード演算手段が求めた前記振動振幅の分布
と、前記振動させた固体について求めた前記振動振幅の
分布とを比較し、前記固体を振動させた前記共振周波数
の共振モードを演算した共振モードから選択する共振モ
ード判定手段と、 を有することを特徴とする固体の共振モード検出装置。
2. A transmitting means for ultrasonically vibrating a solid while continuously changing the frequency, a receiving means for detecting the vibration of the solid, and a resonance frequency of the solid based on a detection signal of the receiving means. Resonance detecting means for detecting, vibrating means for vibrating the solid by the detected resonance frequency, surface vibration detecting means for detecting displacement in the normal direction on the surface of the solid vibrated by the resonance frequency, and surface vibration Based on the detection signal of the detection means, amplitude distribution detection means for detecting the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid, based on the given size and density of the solid, and the elastic constant, the solid A resonance mode for each vibration mode, and resonance mode calculation means for calculating the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the solid surface due to the resonance frequency, The resonance mode is calculated by comparing the distribution of the vibration amplitude obtained by the resonance mode calculating means with the distribution of the vibration amplitude obtained for the vibrated solid, and calculating the resonance mode of the resonance frequency at which the solid is vibrated. A solid-state resonance mode detecting device, comprising:
【請求項3】 請求項1に記載の固体の共振モード検出
方法により検出した共振モードに基づいて固体の振動モ
ードを求めたのち、 求めた振動モードと、前記固体の寸法、密度とに基づい
て、前記固体を振動させた前記共振周波数が得られる弾
性定数を演算する、 ことを特徴とする固体の弾性定数測定方法。
3. A solid vibration mode is obtained based on the resonance mode detected by the solid resonance mode detection method according to claim 1, and then based on the obtained vibration mode and the size and density of the solid. A method for measuring an elastic constant of a solid, comprising: calculating an elastic constant for obtaining the resonance frequency by vibrating the solid.
【請求項4】 周波数を連続的に変化させつつ所定形状
の固体を超音波振動させ、前記固体の複数の共振周波数
を求める工程と、 求めた共振周波数のいずれかによって前記固体を振動さ
せて請求項1に記載の固体の共振モード検出方法により
固体の共振モードを検出して前記固体の振動モードを求
める工程と、 求めた振動モードと、前記固体の寸法、密度とに基づい
て、前記固体を振動させた共振周波数が得られる弾性定
数を演算する工程と、 演算した弾性定数と、前記固体の寸法、密度とに基づい
て、前記固体の前記振動モードについての共振周波数
と、前記共振モードを検出していない共振周波数に対応
した前記固体表面における法線方向の振動振幅の分布を
演算する工程と、 前記固体を前記各共振周波数によって振動させて各共振
周波数による固体表面における法線方向の振動振幅の分
布を測定し、演算した前記振動振幅の分布と比較して各
共振周波数のそれぞれの共振モードを演算した共振モー
ドから特定し、この特定した共振モードに基づいて前記
振動モードを求める工程と、 この求めた各振動モードと、前記固体の寸法、密度とに
基づいて、各振動モードに対応した前記共振周波数が得
られる弾性定数を演算する工程と、 とを有することを特徴とする固体の弾性定数測定方法。
4. A step of ultrasonically vibrating a solid having a predetermined shape while continuously changing the frequency, and obtaining a plurality of resonance frequencies of the solid; and vibrating the solid according to any of the obtained resonance frequencies. The step of detecting the resonance mode of the solid by the method for detecting the resonance mode of the solid according to Item 1 to obtain the vibration mode of the solid, and the vibration mode thus obtained, and the size and density of the solid. A step of calculating an elastic constant for obtaining a vibrated resonance frequency; a resonance frequency for the vibration mode of the solid and the resonance mode are detected based on the calculated elastic constant and the size and density of the solid. Not calculating the distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the surface of the solid corresponding to the resonance frequency, and The distribution of the vibration amplitude in the normal direction on the solid surface by the number is measured, the resonance mode of each resonance frequency is compared with the calculated distribution of the vibration amplitude, and the resonance mode is specified from the calculated resonance mode. A step of obtaining the vibration mode based on, a step of calculating an elastic constant by which the resonance frequency corresponding to each vibration mode is obtained, based on the obtained vibration modes, the size of the solid, and the density, A method for measuring an elastic constant of a solid, comprising:
【請求項5】 請求項2に記載の固体の共振モード検出
装置により検出した固体の共振モードに基づいて固体の
振動モードを求め、この求めた振動モードと、前記固体
の寸法、密度とに基づいて、前記振動モードに対応した
前記共振周波数が得られる弾性定数を演算する弾性定数
算出手段とを有することを特徴とする固体の弾性定数測
定装置。
5. The vibration mode of the solid is obtained based on the resonance mode of the solid detected by the resonance mode detecting device of the solid according to claim 2, and based on the obtained vibration mode and the size and density of the solid. And an elastic constant calculating means for calculating an elastic constant for obtaining the resonance frequency corresponding to the vibration mode.
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