JP2626361B2

JP2626361B2 - 超音波の位相速度曲線決定法およびその装置

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Publication number: JP2626361B2
Application number: JP3286729A
Authority: JP
Inventors: 幸理飯塚
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH05126805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の板体や層状媒体
などの材料（以下、被検体と総称する）中を伝搬する速
度分散性超音波の位相速度曲線，すなわち板厚ｄと周波
数ｆの積ｆｄと伝搬する超音波への位相速度との関係を
求め、かつ、この位相速度曲線を利用して当該被検体の
特性例えば弾性定数などを求める超音波の位相速度曲線
決定法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧延鋼板製造ラインを移動する
圧延鋼板その他の種々の板体，層状媒体などの被検体に
超音波を入射したとき、その被検体中を伝搬する超音波
は速度分散性を有しているが、この速度分散性は板厚，
周波数および位相速度と一定の関係をもっている。すな
わち、この速度分散性とは、ある板厚，ある位相速度の
とき、ある周波数でしか伝搬しないという性質をもって
いることをいう。

【０００３】例えば図４はかかる関係を表す超音波の位
相速度曲線を示す図であって、その横軸は板厚ｄと周波
数ｆとの積（以下、ｆｄ値と呼ぶ）、縦軸は位相速度、
θiは超音波の入射角を示している。つまり、この図４
には位相速度曲線が示されているが、速度分散性超音波
はかかる曲線近傍で伝搬する。なお、この速度分散性超
音波には複数種類あり、板体を伝搬する板波またはラム
波と、層状媒体の薄い層を伝搬するラブ波とが代表的な
ものである。

【０００４】しかして、以上のような位相速度曲線は、
被検体の弾性定数によって位置が異なるので、この位相
速度曲線を求めることにより被検体の弾性定数を測定で
きる。今、例えば弾性等方体である被検体の板波の位相
速度曲線としては下記する（１）式および（２）式で表
されるので、実際に位相速度曲線を決定した後、この
（１）式および（２）式を用いて縦波音速ＣＬと横波音
速ＣＳを求めることにより、（３）式および（４）式か
ら板体の弾性定数を求めることができる。ｔａｎ（K1b ）／ｔａｎ（K2b ）＝−（KP² −K2² ）² ／（４KP² K1K2）…（１）ｔａｎ（K1b ）／ｔａｎ（K2b ）＝−（４KP² K1K2）／（KP² −K2² ）² …（２）但し、K1＝｛（ω／CL）² −（ω／CP）² ｝^1/2 K2＝｛（ω／CS）² −（ω／CP）² ｝^1/2 ω＝２πｆ（ω：角周波数，ｆ：周波数）ｂ＝ｄ／２（ｄ：板厚） CL：縦波音速、CS：横波音速、CP：位相速度、KP＝ω／CP Ｅ＝μ（３λ＋２μ）／（λ＋μ） ……（３） σ＝λ／｛２（λ＋μ）｝ ……（４）但し、Ｅはヤング率、σはポアソン比、λ＝ρCL² −２
ρCS² 、μ＝ρCS² 、ρは密度である。

【０００５】ところで、従来、接触式超音波探触子を用
いて速度分散性超音波を励起検出するに際し、図１０に
示すような原理構成のものが採用されている。同図にお
いて、１ａは超音波励起用探触子、１ｂは超音波検出用
探触子、２ａ，２ｂはくさび、３は被検体、４は発振
器、５は電圧計である。これら超音波励起用探触子１ａ
による超音波入射角と超音波検出用探触子１ｂの超音波
受信角とは同じθi に設定される。さらに、同図では２
個の探触子を使う透過法の原理を示したが、１個の探触
子を用いた反射法でも原理的には同じである。

【０００６】従って、以上のような接触式超音波探触子
を用いたものでは、位相速度と超音波の入射角とは一定
の関係をもっているので、超音波の周波数と入射角との
関係を求めることにより、ｆｄ値と位相速度との関係を
求めることができる。

【０００７】そこで、従来、かかる原理構成を用いてｆ
ｄ値と位相速度との関係を求める方法として、次の２つ
の方法を見い出した特許出願が提案されている（特公昭
６３−２９２２０号公報）。

【０００８】その第１の方法は、超音波の周波数を一定
にした状態で超音波の入射角を可変とする方法である。
具体的には、発振器４の周波数を一定とした状態で超音
波の入射角を可変しながら超音波を被検体３に入射し、
このとき被検体３を伝搬されてくる速度分散性超音波を
検出しその検出強度を電圧計５で測定する。

【０００９】このようにして超音波の入射角と被検体中
を伝搬する速度分散性超音波の強度との関係を調べる
と、その周波数に対応した位相速度すなわち入射角の時
に強度が最大になる。そこで、速度分散性超音波の強度
が最大になる入射角θi を用いて下記する（５）式から
位相速度CPを求めることにより、ｆｄ値と位相速度CPと
の関係を求めることができる。

【００１０】 CP＝CW／ｓｉｎθi ……（５）但し、CWはくさび２ａ，２ｂの音速を表す。第２の方法は、第１の方法とは全く逆の方法であって、
超音波の入射角を一定にした状態で周波数を可変する方
法である。すなわち、この方法は、超音波の入射角を一
定とした状態で発振器４の周波数を可変しながら超音波
を被検体３に入射し、このとき被検体３を伝播されてく
る速度分散性超音波の強度を電圧計５で測定する。

【００１１】このようにして周波数と被検体中を伝搬さ
れてくる速度分散性超音波の強度との関係を調べると、
入射角すなわち位相速度に対応した周波数の時に強度が
最大になる。そこで、前記（５）式から位相速度CPを求
めることにより、ｆｄ値と位相速度CPとの関係を求める
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような２つの方法には次のような問題点がある。第１の
方法では、入射角を連続的に変えながら速度分散性超音
波の強度を測定すると同時にその入射角を正確に読み取
り、入射角と被検体中を伝搬されてくる速度分散性超音
波の強度との関係を求める必要がある。しかし、実際
上、入射角を連続的に変えるためには可変角度型探触子
を用いる必要があるばかりでなく、入射角を正確に読み
取るための機構が必要であり、探触子構造が非常に複雑
になる。また、入射角を連続的に変えながら強度を測定
するので、測定時間が長くかかる問題がある。このこと
は、例えば圧延鋼板の製造ラインなどのように移動する
被検体をオンラインで測定する場合には不向きであり、
ある一点の測定ができないという問題がある。

【００１３】第２の方法では、周波数を連続的に変えな
がら測定しなければならない。周波数を連続的に変えな
がら測定するためには、第１の方法と同様に測定時間が
長くかかる。そのため、第１の方法と同様にオンライン
測定には不向きである。

【００１４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、一回の超音波励起検出だけで正確、かつ、短時間に
被検体の速度分散性超音波の位相速度曲線を決定し、オ
ンラインの測定にも十分に適用できる超音波の位相速度
曲線決定法を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明の他の目的は、超音波探触子
を含む測定系の構成を簡単に実現でき、かつ、被検体の
位相速度曲線を正確に決定可能な超音波の位相速度曲線
決定装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１に対応す
る発明は上記課題を解決するために、速度分散性を有す
る被検体に対し、超音波探触子から適宜な入射角で広周
波数帯域のパルス超音波を入射し、前記被検体中を伝搬
してくる速度分散性超音波を前記超音波探触子と同一ま
たは別体の超音波探触子で受信し、この受信信号から周
波数スペクトラムを求めるとともに、この周波数スペク
トラムのピーク値の現れる周波数を求めることにより、
前記速度分散性超音波の位相速度曲線を決定する位相速
度曲線決定法である。

【００１７】次に、請求項２に対応する発明は、速度分
散性を有する被検体に対し、超音波探触子から適宜な入
射角で広周波数帯域のパルス超音波を入射し、かつ、前
記被検体中を伝搬してくる速度分散性超音波を前記超音
波探触子と同一または別体の超音波探触子で受信する超
音波送・受信手段の他、この超音波受信手段によって受
信された信号に対して前記超音波送・受信手段の周波数
特性を補正するためのフィルタと、このフィルタによる
周波数特性補正後の速度分散性超音波信号の周波数スペ
クトラムを求める周波数解析手段と、この周波数解析手
段によって求めた周波数スペクトラムに現れるピークの
周波数から速度分散性超音波の周波数を求めるピーク周
波数検出手段と、このピーク周波数検出手段の速度分散
性超音波の周波数から位相速度曲線を求める位相速度曲
線決定手段とを設けた超音波の位相速度曲線決定装置で
ある。

【００１８】

【作用】請求項１に対応する発明は以上のような手段を
講じたことにより、速度分散性を有する被検体に対し、
超音波探触子から適宜な入射角で超音波を入射し、前記
被検体から伝搬してくる速度分散性超音波を受信し、周
波数スペクトラムを求めれば、その入射角と既知音速か
ら位相速度が得られ、また被検体の厚さと周波数スペク
トラムのピーク周波数とから位相速度曲線を求めること
ができる。

【００１９】従って、超音波探触子から１つの入射角を
定めて超音波を入射するだけであるので、短時間に被検
体の位相速度曲線、さらには被検体の弾性定数を決定で
き、オンラインの測定にも好適なものとなる。

【００２０】また、請求項２に対応する発明は、超音波
探触子から被検体に適宜な入射角で超音波を入射し、こ
の被検体から伝搬してくる速度分散性超音波を受信し、
この受信信号の周波数スペクトラムを周波数解析手段で
測定した後、ピーク周波数検出手段にて周波数スペクト
ラムに現れるピークの周波数から位相速度曲線を求める
ので、特別な可変角度型探触子を用いたり、複雑な探触
子構造を採ることなく短時間に決定できる。

【００２１】

【実施例】以下、位相速度曲線測定法の一実施例につい
て説明する。先ず、所定の測定位置に超音波の速度分散
性を有する被検体を設置する。しかる後、この被検体上
にくさびを介して超音波探触子を設置した後、パルス発
生器から電気パルスを超音波探触子に印加する。その結
果、この超音波探触子から広帯域超音波パルスが送波さ
れるが、このときの広帯域超音波パルスを前記くさびを
介して予め知りうる適宜な入射角で被検体に入射する
と、被検体中に速度分散性超音波が励起できる。

【００２２】そこで、この被検体中の速度分散性超音波
を検出し、この検出信号のスペクトラムを周波数解析す
ることにより、被検体中を伝搬する速度分散性超音波の
周波数を求めることができる。そして、周波数と被検体
中を伝搬する速度分散性超音波の強度の関係から、位相
速度に対応する周波数のときに強度最大となる。ゆえ
に、前記周波数から前記（５）式を用いて位相速度CPを
求めることにより、ｆｄ値と位相速度との関係、つまり
位相速度曲線を決定できる。そして、例えば弾性等方性
の被検体に対しての位相速度曲線を決定し、前記（３）
式および（４）式を用いて演算をすれば、被検体の弾性
定数を求めることができる。

【００２３】よって、この位相速度曲線決定法によれ
ば、超音波の入射角や周波数を連続的に可変することな
く、位相速度曲線を決定でき、ひいては被検体の弾性定
数を求めることができる。

【００２４】次に、以上のような決定法を用いた弾性定
数測定装置について図１を参照しながら説明する。同図
において１１は板厚ｄの被検体であって、この被検体１
１の被検体面部に互いに反対側に適宜な傾斜角度の傾斜
面をもった台形状のくさび１２ａ，１２ｂが設定されて
いる。これらくさび１２ａ，１２ｂの各傾斜面にはそれ
ぞれ超音波を励起するための超音波探触子１３ａおよび
超音波を検出するための超音波探触子１３ｂが設置され
ている。ここで、超音波探接子はできる限り広帯域なも
の，例えば比帯域幅が中心周波数の５０％以上のものを
用いることが広い周波数範囲で測定できる点で有効であ
る。前記くさび１２ａは超音波探触子１３ａにて励起さ
れた超音波を被検体１１に伝達する役割を有し、一方、
くさび１２ｂａは被検体１１中を伝搬されてくる超音波
を超音波探触子１３ｂに伝達する役割を有し、さらに各
超音波探触子１３ａ，１３ｂでの超音波入射角および受
信角は同一の角度θi に設定されているものとする。１
４は音響的結合を行う接触媒質である。

【００２５】１５は適宜、或いは所定の周期ごとにトリ
ガ信号を発生するトリガ回路であって、このトリガ回路
１５から発生されるトリガ信号はパルス発生器１６に送
出される。このパルス発生器１６はトリガ信号に同期し
ながら電気パルスを超音波探触子１３ａに印加する。パ
ルス波は広帯域であり、かつ、超音波探触子に広帯域な
ものを用いているので、この超音波探触子１３ａからは
広帯域な周波数成分を有する超音波パルスが送波され、
前記くさび１２ａおよび接触媒質１４を介して被検体１
１に入射される。

【００２６】１７は超音波探触子１３ｂで受信された超
音波の電気信号を増幅する広帯域増幅器であって、ここ
で得られた増幅信号はゲート回路１８に送られる。この
ゲート回路１８はトリガ回路１５からのトリガ信号に同
期して被検体中の速度分散性超音波の信号を取り込んで
出力する。１９は測定系の周波数特性を補正するための
フィルタ、２０はフィルタ１９からの出力信号の周波数
スペクトラムを求める周波数解析手段、２１は周波数ス
ペクトラムから受信された速度分散性超音波のピーク周
波数を求めるピーク周波数検出手段、２２はピーク周波
数検出手段２１によって求めたピーク周波数から前記
（５）式を用いて位相速度を求め、かつ、位相速度曲線
および前記（３）式，（４）式から弾性定数を演算する
弾性定数演算手段である。２３はピーク周波数の値や位
相速度曲線、さらには弾性定数を表示する表示部であ
る。

【００２７】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。パルス発生器１６では、トリガ回路
１５からのトリガ信号に同期して超音波探触子１３ａに
パルス信号を印加すると、当該超音波探触子１３ａから
超音波パルスが送出され、くさび１２ａおよび接触媒質
１４を介して被検体１１に入射する。ここで、くさび１
２ａの角度はθi としており、このため超音波は前記
（５）式で求められる位相速度CPで伝搬する。

【００２８】被検体を伝搬した超音波は、接触媒質１４
およびくさび１２ｂを介して超音波探接子１３ｂで受信
され、ここで電気信号に変換される。くさび１２ｂの角
度θi もくさび１２ａと同じであるので、超音波探触子
１３ａにて励起された位相速度CPの超音波が超音波探触
子１３ｂで受信される。

【００２９】この過程において、送信された超音波パル
スは広帯域な周波数成分をもっているが、受信される位
相速度CPの超音波は、被検体の速度分散性のために、図
４に示されているように特定の周波数でしか伝搬せず、
特定の周波数成分のみとなっている。この周波数は被検
体の厚みや弾性定数によって異なるため、この時点では
未知であり、よって後述の周波数解析が必要となる。そ
こで、周波数解析を行うために、この超音波探触子１３
ｂの電気信号は広帯域増幅器１７で増幅され、ゲート回
路１８に送られる。

【００３０】このゲート回路１８では、トリガ回路１５
から発生するトリガ信号に同期してゲートを開き、被検
体中から伝搬されてくる速度分散性超音波の信号を選択
してフィルタ１９に与える。ここで、パルス発生器１６
の電気パルス、超音波探触子１３ａ，１３ｂおよび広帯
域増幅器１７などの測定系はそれぞれ周波数特性をもっ
ているので、各周波数の増幅出力の強度は正確でない。
そこで、フィルタ１９では、ゲート回路１８の出力に対
して前述した測定系の周波数特性を補正し、後続の周波
数解析手段２０に送出する。

【００３１】この周波数解析手段２０ではフィルタ１９
の出力信号の周波数スペクトラムを求める。そして、ピ
ーク周波数検出手段２１では、周波数解析手段２０で得
られた周波数スペクトラムからピーク周波数を求めるこ
とにより、被検体中を伝搬してくる速度分散性超音波の
周波数を測定できる。

【００３２】なお、フィルタ１９と周波数解析手段２０
の順序はフィルタの方法により異なる。例えば電気信号
そのものに対してフィルタリングする場合、フィルタ１
９、周波数解析手段２０の順序となる。一方、スペクト
ラムをＦＦＴ（Fast FourierTransform）分析器の計算
で求める場合は、スペクトラム計算後にそれぞれの周波
数でフィルタ特性を掛け算してフィルタリングできる。
この場合には周波数解析手段２０、フィルタ１９の順序
となる。

【００３３】因みに、図２は超音波を４３°の入射角θ
i をもって厚さ１ｍｍのアルミニウム板に入射し、この
アルミニウム板中を板波にて伝搬させたときの受信波形
である。図３は図２の波形をＦＦＴ分析器にて周波数解
析して得られた図であり、この図から明らかなように増
幅器出力には３つのピークが現れている。これらのピー
ク値を示す周波数はそれぞれ２．８７ＭＨｚ、６．０２
ＭＨｚ、９．２４ＭＨｚである。さらに、前記アルミニ
ウム板の縦波音速を６５００ｍ／ｓ、横波音速を３１０
０ｍ／ｓとし、このときの位相速度曲線は図４に示すと
うりである。

【００３４】従って、この図４から角度θi ＝４３°、
CW＝２４５３ｍ／ｓのとき、位相速度は３５９７ｍ／ｓ
であり、しかも板厚が１ｍｍであることからｆｄ値はそ
れぞれ２．８７ＭＨｚ・ｍｍ、６．０２ＭＨｚ・ｍｍ、
９．２４ＭＨｚ・ｍｍであり、図４に（イ）〜（ハ）に
示すごとくプロットすると曲線上にのっていることが分
かる。よって、以上の結果から明白なように、本発明装
置によって位相速度曲線が求められ、前記弾性定数演算
手段２２にて前記（３）式および（４）式を用いて弾性
定数を測定することができる。

【００３５】次に、図５は超音波を２０°の入射角θi
をもって厚さ１ｍｍのアルミニウム板に入射し、このア
ルミニウム板中を板波にて伝搬させたときの受信波形で
ある。図６は図５の波形をＦＦＴ分析器にて周波数解析
して得られた図であり、増幅器出力には顕著な４つのピ
ークが現れている。このピーク周波数はそれぞれ２．５
０ＭＨｚ、３．１５ＭＨｚ、６．０５ＭＨｚ、８．２１
ＭＨｚであり、さらに入射角θi ＝２０°から位相速度
は７１７２ｍ／ｓであり、同じく図４に（ニ）〜（ト）
のごとくプロットすると同じく曲線上にのっていること
が分かる。

【００３６】次に、図７は１個の超音波探触子を用いて
超音波を透過させて位相速度曲線、ひいては弾性定数を
測定する例を示す図である。同図において１１は被検
体、１２はくさび、１３は超音波探触子、１４は接触媒
質である。その他、超音波探触子１３から超音波を入射
し、被検体１１の端面で反射されて伝搬されてくる速度
分散性超音波を同一の超音波探触子１３で受信し、広帯
域増幅器１７に送出するものであり、その後の処理につ
いては図１と同様であり、そのため図１と同一部分には
同一番号を付してその説明は省略する。

【００３７】トリガ回路１５から発生するトリガ信号に
同期してパルス発生器１６から超音波探触子１３にパル
ス信号を印加すると、この超音波探触子１３から超音波
パルスが出力され、くさび１２および接触媒質１４を経
て被検体１１に入射される。この超音波パルスは、広帯
域な周波数成分をもっており、くさび１２の角度θiに
基づき前記（５）式で求められる位相速度CPで伝搬し、
かつ、被検体１１中で速度分散性のために特定の周波数
成分だけしか伝搬しない。

【００３８】従って、以上のような特性をもって超音波
が被検体１１に入射するが、当該被検体１１中に入射さ
れて伝搬する板波の速度分散性超音波は、被検体端面１
１Ａに達してここで反射され、同一の構成体である接触
媒質１４およびくさび１２を経て超音波探触子１３に受
信され、電気信号に変換される。この電気信号に変換後
は前記図１の実施例と同様に処理され、被検体１１を伝
搬されてくる速度分散性超音波の周波数を求めることが
できる。

【００３９】因みに、図８は超音波を２０°の入射角θ
i をもって厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板に入射し、
このアルミニウム板中を板波にて伝搬させたときの受信
波形である。この図８中、Ａの部分は図７に示すくさび
１２内で反射されてきた受信波であり、Ｂの部分は被検
体１１を伝搬して反射して戻ってきた板波である。

【００４０】図９は図８の受信波ＢについてＦＦＴ分析
器にて周波数解析して得られた図であり、その増幅器出
力には２つのピークが現れている。このピーク時の周波
数はそれぞれ５．００ＭＨｚ、６．３０ＭＨｚである。
ここで、前述したように板厚ｄが０．５ｍｍであるの
で、ｆｄ値はそれぞれ２．５０ＭＨｚ・ｍｍ、３．１５
ＭＨｚ・ｍｍであり、前記図５と同様の結果が得られ、
図４の（ニ）、（ホ）のごとくプロットすると曲線上に
のっていることが分かる。よって、以上の結果から明白
なように、本発明装置によって位相速度曲線が求めら
れ、前記弾性定数演算手段２２にて前記（３）式および
（４）式を用いて弾性定数を求めることができる。

【００４１】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、超音波探触子１３ａ（１３）から適宜に定めた既知
入射角θi で超音波を既知板厚ｄの被検体１１に入射
し、この被検体１１中を伝搬してくる板波の速度分散性
超音波信号を受信する。そして、この受信信号を周波数
解析手段２０で周波数スペクトルを求めた後、このスペ
クトルのピークの現れている周波数を測定することによ
り、既知入射角θi とくさびの既知音速CWとから位相速
度を把握でき、かつ、既知板厚ｄと前記ピーク時の周波
数とからｆｄ値を把握でき、これによって位相速度曲線
を得ることができる。

【００４２】しかも、超音波の入射角θi や周波数など
を連続的に変えながらピークの強度を測定する必要がな
く、一回の超音波励起検出のみでピーク強度の周波数を
測定でき、従来のように測定時間を必要としない。ま
た、超音波の入射角θi を変える必要がないので、探触
子の構造および探触子の走査に係わる構造も非常に簡単
に実現でき、既知入射角θi の下に正確に位相速度を求
めることができる。

【００４３】なお、上記２つの実施例では、被検体１１
として板体を用いたが、これに限定されるものでなく、
超音波の伝搬が速度分散性を有する媒体であれば同様に
適用できる。かかる媒体として例えば薄い層と厚い層と
からなる２層構造の試料のうち薄い層の媒体を伝達する
ラブ波が上げられる。また、前記実施例では、弾性等方
性の被検体の弾性定数を求めたが、多方向の位相速度曲
線を本方法で決定することにより、弾性異方性の被検体
の弾性定数を求めることも可能である。さらに、前記実
施例では、超音波の励起検出に接触型の超音波探触子を
用いたが、渦電流を利用して電磁誘導的に超音波を励起
検出する電磁超音波法やレーザーの熱により被検体に超
音波を励起し干渉計で検出するレーザー超音波法などの
非接触超音波計測法を用いても容易に実施できる。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。請求項１の発明では、一
回の超音波励起検出だけで正確、かつ、短時間に被検体
の速度分散性超音波の位相速度曲線を決定でき、オンラ
インの測定にも十分に対処できる。また一回の超音波励
起検出だけで正確、かつ、短時間に被検体の弾性定数を
決定できる。さらに、請求項２の発明は、超音波探触子
を含む測定系の構成を簡単に実現でき、しかも一回の超
音波励起検出だけで被検体の弾性定数を正確に決定でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる弾性定数測定装置の第１の実
施例を示す構成図。

【図２】第１の実施例の装置を用いてある入射角で被
検体に超音波を入射したときの被検体の速度分散性超音
波の受信波形図。

【図３】図２の受信波形の周波数スペクトラム図。

【図４】被検体の超音波の位相速度曲線図。

【図５】第１の実施例の装置を用いて図２とは異なる
入射角で被検体に超音波を入射したときの被検体の速度
分散性超音波の受信波形図。

【図６】図５の受信波形の周波数スペクトラム図。

【図７】本発明に係わる弾性定数測定装置の第２の実
施例を示す構成図。

【図８】第２の実施例の装置を用いてある入射角で被
検体に超音波を入射したときの被検体の速度分散性超音
波の受信波形図。

【図９】図８の受信波形の周波数スペクトラム図。

【図１０】従来装置の測定原理を説明する構成図。

【符号の説明】

１１…被検体、１２ａ，１２ｂ，１２…くさび、１３
ａ，１３ｂ，１３…超音波探触子、１４…接触媒質、１
５…トリガ回路、１６…パルス発生器、１７…広帯域増
幅器、１８…ゲート回路、１９…フィルタ、２０…周波
数解析手段、２１…ピーク周波数検出手段、２２…弾性
定数演算手段、２３…表示器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】速度分散性を有する被検体に対し、超音
波探触子から適宜な入射角で広周波数帯域のパルス超音
波を入射し、前記被検体中を伝搬してくる速度分散性超
音波を前記超音波探触子と同一または別体の超音波探触
子で受信し、この受信信号から周波数スペクトラムを求
めた後、この周波数スペクトラムのピーク値の現れる周
波数を求めることにより、前記速度分散性超音波の位相
速度曲線を決定することを特徴とする超音波の位相速度
曲線決定法。
【請求項２】速度分散性を有する被検体に対し、超音
波探触子から適宜な入射角で広周波数帯域のパルス超音
波を入射し、かつ、前記被検体中を伝搬してくる速度分
散性超音波を前記超音波探触子と同一または別体の超音
波探触子で受信する超音波送・受信手段と、この超音波
受信手段によって受信された速度分散性超音波信号の周
波数スペクトラムを求める周波数解析手段と、この周波
数解析手段によって求めた周波数スペクトラムに現れる
ピークの周波数から速度分散性超音波の周波数を求める
ピーク周波数検出手段と、このピーク周波数検出手段の
速度分散性超音波の周波数から位相速度曲線を求める位
相速度決定手段とを備えたことを特徴とする超音波の位
相速度曲線決定装置。