JPH0618487A - 硬化層深さ測定方法および装置 - Google Patents
硬化層深さ測定方法および装置Info
- Publication number
- JPH0618487A JPH0618487A JP4175579A JP17557992A JPH0618487A JP H0618487 A JPH0618487 A JP H0618487A JP 4175579 A JP4175579 A JP 4175579A JP 17557992 A JP17557992 A JP 17557992A JP H0618487 A JPH0618487 A JP H0618487A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- depth
- frequency spectrum
- hardened layer
- pattern
- ultrasonic wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/048—Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 円柱状被検体の表層部から内層部にわたる比
較的広い範囲での焼入れ硬化層の深さを非破壊的に容易
かつ迅速に測定する方法と測定装置を提供する。 【構成】 超音波の送受信を行う超音波送受信部と、そ
の送信パルスにより被検体内に超音波ビームを送出して
受波する送受波子と、超音波ビームを所望の深さで透過
させるよう送受波子双方を保持する設定保持具と、超音
波周波数解析装置と、パターン解析演算部と、結果を記
憶し要求に応じて出力するメモリ部とを有する非破壊式
の硬化層深さ測定装置により、硬化境界層での透過超音
波の高周波減衰率急増を利用して硬化層深さを測定す
る。 【効果】 送受波子の接触による超音波減衰の影響等に
は特別な配慮を必要とせず、安定した測定により非破壊
的で容易かつ迅速な硬化層深さの測定ができる。
較的広い範囲での焼入れ硬化層の深さを非破壊的に容易
かつ迅速に測定する方法と測定装置を提供する。 【構成】 超音波の送受信を行う超音波送受信部と、そ
の送信パルスにより被検体内に超音波ビームを送出して
受波する送受波子と、超音波ビームを所望の深さで透過
させるよう送受波子双方を保持する設定保持具と、超音
波周波数解析装置と、パターン解析演算部と、結果を記
憶し要求に応じて出力するメモリ部とを有する非破壊式
の硬化層深さ測定装置により、硬化境界層での透過超音
波の高周波減衰率急増を利用して硬化層深さを測定す
る。 【効果】 送受波子の接触による超音波減衰の影響等に
は特別な配慮を必要とせず、安定した測定により非破壊
的で容易かつ迅速な硬化層深さの測定ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外周部を焼入れ硬化し
た円柱状被検体の硬化層の深さを、非破壊的に測定する
硬化層深さ測定方法とその装置に関する。
た円柱状被検体の硬化層の深さを、非破壊的に測定する
硬化層深さ測定方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧延用鍛鋼ロール等においては、表層部
における硬化層の状態がロールの品質を左右する重要な
要件となっており、ロール全面に亘って規定以上の硬さ
と深さを有することが要求される。
における硬化層の状態がロールの品質を左右する重要な
要件となっており、ロール全面に亘って規定以上の硬さ
と深さを有することが要求される。
【０００３】ロール硬化層の測定方法としては、ビッカ
ースやショア等の一部破壊式による硬さ計の利用や、被
検体の磁気的特性測定による非破壊測定の方法が周知で
あり、特に硬化層の深さを広い範囲で測定する方法とし
て、特公昭６３−２６３４０号公報に提案された方法が
知られている。同公報によれば、円柱状被検体に同心円
状の多重層が想定され、最表層から順次内層方向に向け
て各層弦方向の超音波ビームの透過時間を測定し、計算
によって各層毎の伝播速度が求められ、予め求められた
硬度−伝播速度特性から各層の硬度が求められるもの
で、求められた硬度の分布から焼入れ深さが求められ
る。
ースやショア等の一部破壊式による硬さ計の利用や、被
検体の磁気的特性測定による非破壊測定の方法が周知で
あり、特に硬化層の深さを広い範囲で測定する方法とし
て、特公昭６３−２６３４０号公報に提案された方法が
知られている。同公報によれば、円柱状被検体に同心円
状の多重層が想定され、最表層から順次内層方向に向け
て各層弦方向の超音波ビームの透過時間を測定し、計算
によって各層毎の伝播速度が求められ、予め求められた
硬度−伝播速度特性から各層の硬度が求められるもの
で、求められた硬度の分布から焼入れ深さが求められ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報の技
術では、想定した多重層を比較的薄い層に分割し、最表
層から順次断面円の弦の方向に透過する超音波の透過時
間と透過する弦の長さを計測してそれぞれの層での伝播
速度を求めて行く必要がある。したがって比較的高精度
で硬度分布が計測できる。しかし、被検体の材質ごとに
予め硬度−伝播速度特性を計測して置く必要があり、透
過時間計測には可成りの技術を必要とし、さらに精度を
上げるためには想定多重層の厚さを薄くして被測定層の
数を増さねばならない。このため測定には時間が掛か
り、特に深い硬化層の測定には長時間を要する欠点を有
している。
術では、想定した多重層を比較的薄い層に分割し、最表
層から順次断面円の弦の方向に透過する超音波の透過時
間と透過する弦の長さを計測してそれぞれの層での伝播
速度を求めて行く必要がある。したがって比較的高精度
で硬度分布が計測できる。しかし、被検体の材質ごとに
予め硬度−伝播速度特性を計測して置く必要があり、透
過時間計測には可成りの技術を必要とし、さらに精度を
上げるためには想定多重層の厚さを薄くして被測定層の
数を増さねばならない。このため測定には時間が掛か
り、特に深い硬化層の測定には長時間を要する欠点を有
している。
【０００５】本発明の目的は、円柱状被検体の表層部か
ら内層部にわたる比較的広い範囲での硬化層の深さを短
時間で測定できる非破壊測定の方法とその測定装置とを
提供することにある。
ら内層部にわたる比較的広い範囲での硬化層の深さを短
時間で測定できる非破壊測定の方法とその測定装置とを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】外周部に硬化層が形成さ
れた円柱状被検体に、表層部から順次深層部に伝播路を
変えながらある周波数の幅を持った超音波を透過させる
と、硬化層と非硬化層の間に存在する境界層において比
較的高周波の帯域での超音波の減衰率が急増して透過周
波数スペクトルのパターンが急変する。本発明はこのパ
ターンの急変点を捕捉して硬化層深さを測定しようとす
るものである。
れた円柱状被検体に、表層部から順次深層部に伝播路を
変えながらある周波数の幅を持った超音波を透過させる
と、硬化層と非硬化層の間に存在する境界層において比
較的高周波の帯域での超音波の減衰率が急増して透過周
波数スペクトルのパターンが急変する。本発明はこのパ
ターンの急変点を捕捉して硬化層深さを測定しようとす
るものである。
【０００７】前記被検体に超音波を送波し、この被検体
の断面の弦方向に透過する超音波を弦の軸径方向位置を
ずらしながら受波し、各弦の位置での受波周波数スペク
トルのパターンが急激に変化する位置の弦の深さを基準
に硬化層の深さを求める。
の断面の弦方向に透過する超音波を弦の軸径方向位置を
ずらしながら受波し、各弦の位置での受波周波数スペク
トルのパターンが急激に変化する位置の弦の深さを基準
に硬化層の深さを求める。
【０００８】前記の硬化層深さ測定方法による測定経験
を基に、予め決定された深さの弦に沿う透過超音波の受
波周波数スペクトルの基準パターン範囲を決めて置け
ば、１回の透過超音波の受波周波数スペクトルのパター
ン解析のみで所定の深さまで硬化層が形成されているこ
との判定が可能になる。
を基に、予め決定された深さの弦に沿う透過超音波の受
波周波数スペクトルの基準パターン範囲を決めて置け
ば、１回の透過超音波の受波周波数スペクトルのパター
ン解析のみで所定の深さまで硬化層が形成されているこ
との判定が可能になる。
【０００９】前記受波周波数スペクトルのパターン解析
の方法には、帯域中心周波数を用いる方法と、帯域幅を
用いる方法と、含有周波数成分分析を用いる方法と、選
定された特定周波数の透過減衰率を用いる方法と、スペ
クトル全体形状を用いる方法その他がある。
の方法には、帯域中心周波数を用いる方法と、帯域幅を
用いる方法と、含有周波数成分分析を用いる方法と、選
定された特定周波数の透過減衰率を用いる方法と、スペ
クトル全体形状を用いる方法その他がある。
【００１０】本発明の測定は、一定の周波数帯域幅を有
する超音波の送受信を行う超音波送受信部と、該超音波
送受信部からの送信パルスにより被検体内に超音波を送
波する送波子と、その被検体内を伝播した超音波を受波
する受波子とを備え、さらにこの受波超音波が被検体内
の任意に設定した深さの弦に沿って透過するよう前記の
送受波子を設置する保持具と、前記受波子で受波した超
音波を前記超音波送受信部を介して受取って周波数解析
を行い周波数スペクトルを求める周波数解析装置と、該
周波数スペクトルのパターン解析を行うパターン解析演
算部と、該解析結果を記憶し読出しのできるメモリ部と
を備える硬化層深さ測定装置により実施できる。
する超音波の送受信を行う超音波送受信部と、該超音波
送受信部からの送信パルスにより被検体内に超音波を送
波する送波子と、その被検体内を伝播した超音波を受波
する受波子とを備え、さらにこの受波超音波が被検体内
の任意に設定した深さの弦に沿って透過するよう前記の
送受波子を設置する保持具と、前記受波子で受波した超
音波を前記超音波送受信部を介して受取って周波数解析
を行い周波数スペクトルを求める周波数解析装置と、該
周波数スペクトルのパターン解析を行うパターン解析演
算部と、該解析結果を記憶し読出しのできるメモリ部と
を備える硬化層深さ測定装置により実施できる。
【００１１】
【作用】本発明による円柱状被検体の硬化層深さ測定方
法は、超音波の透過深さに対する透過超音波の周波数ス
ペクトルのパターン変化を解析し、その急変点を求める
だけである。したがって材質別の予備調査を必要とせ
ず、予定の硬化層深さを基準にして、表層部の超音波の
透過深さのピッチは粗く、境界層を透過すると思われる
付近では前記ピッチを細くすることが可能になる。これ
によって硬化層深さの測定時間を短縮することが可能に
なる。
法は、超音波の透過深さに対する透過超音波の周波数ス
ペクトルのパターン変化を解析し、その急変点を求める
だけである。したがって材質別の予備調査を必要とせ
ず、予定の硬化層深さを基準にして、表層部の超音波の
透過深さのピッチは粗く、境界層を透過すると思われる
付近では前記ピッチを細くすることが可能になる。これ
によって硬化層深さの測定時間を短縮することが可能に
なる。
【００１２】
【実施例】本発明による非破壊式の硬化層深さ測定方法
が適用可能に構成された硬化層深さ測定装置の実施例を
図１の模式図で示す。この装置は、超音波の送受信を行
う超音波送受信部１と、この送受信部１からの送信パル
スにより超音波を送波する送波子２と、この超音波を受
波して送受信部１に送り返す受波子３と、測定中この送
波子２と受波子３を設定保持する設定保持具４と、送受
信部１からの受波信号を周波数スペクトルに変換する周
波数解析装置５と、この周波数スペクトルのパターン解
析を行うパターン解析演算部６と、この解析結果を記憶
し要求に応じて出力するメモリ部７とを備える。
が適用可能に構成された硬化層深さ測定装置の実施例を
図１の模式図で示す。この装置は、超音波の送受信を行
う超音波送受信部１と、この送受信部１からの送信パル
スにより超音波を送波する送波子２と、この超音波を受
波して送受信部１に送り返す受波子３と、測定中この送
波子２と受波子３を設定保持する設定保持具４と、送受
信部１からの受波信号を周波数スペクトルに変換する周
波数解析装置５と、この周波数スペクトルのパターン解
析を行うパターン解析演算部６と、この解析結果を記憶
し要求に応じて出力するメモリ部７とを備える。
【００１３】超音波送受信部１は、一定周波数帯域幅を
有する超音波パルスを送信し、この送信パルスにより送
波子２から拡散された超音波ビームが被検体８内の広範
囲な方向に向けて送波される。この送波信号は、被検体
８の軸心に垂直な断面内の弦方向に置かれた受波子３に
より、この弦に沿って透過したものだけが受波される。
本装置の送波子２および受波子３はともに円柱状被検体
８の表面に超音波ビームの収束点を有する凹面振動子を
組込んだ収束型のものとしてあるので、被検体８の表面
で超音波ビームが一度集束され、超音波ビーム入射点か
ら被検体８内の各方面に拡散されて種々な深さの方向に
伝播する。このため、被検体８の透過信号から周波数ス
ペクトルを求めようとする際には、その都度集束型の送
波子２及び受波子３の入射角度を変化させる必要がな
く、しかも両者の位置決めを精度よく行うことができ
る。集束型の送波子２から送波された超音波ビームの中
から所望する深さｄｉを通った透過信号を集束型の受波
子３で受波できるようにするために、送受波子間距離Ｌ
ｉを決定して送受波子両者を断面半径Ｒの被検体８の表
面円周上に、設定保持具４によって保持する。受波子３
によって受波された透過超音波信号は、超音波送受信部
１に返され、増幅回路を経由して周波数解析装置５へ入
力される。周波数解析装置５としては、例えばスペクト
ルアナライザや高速フーリエ変換アナライザ（ＦＦＴア
ナライザ）等が用いられ、ＡＤ変換された周波数スペク
トル情報をパターン解析演算部６へ送信する。パターン
解析演算部６では、以下に述べる硬化層深さ測定方法の
それぞれに適したパターン解析演算を行ってその結果を
メモリ部７に蓄える。メモリ部７は要求に応じて要求さ
れるフォーマットの出力を実行する。
有する超音波パルスを送信し、この送信パルスにより送
波子２から拡散された超音波ビームが被検体８内の広範
囲な方向に向けて送波される。この送波信号は、被検体
８の軸心に垂直な断面内の弦方向に置かれた受波子３に
より、この弦に沿って透過したものだけが受波される。
本装置の送波子２および受波子３はともに円柱状被検体
８の表面に超音波ビームの収束点を有する凹面振動子を
組込んだ収束型のものとしてあるので、被検体８の表面
で超音波ビームが一度集束され、超音波ビーム入射点か
ら被検体８内の各方面に拡散されて種々な深さの方向に
伝播する。このため、被検体８の透過信号から周波数ス
ペクトルを求めようとする際には、その都度集束型の送
波子２及び受波子３の入射角度を変化させる必要がな
く、しかも両者の位置決めを精度よく行うことができ
る。集束型の送波子２から送波された超音波ビームの中
から所望する深さｄｉを通った透過信号を集束型の受波
子３で受波できるようにするために、送受波子間距離Ｌ
ｉを決定して送受波子両者を断面半径Ｒの被検体８の表
面円周上に、設定保持具４によって保持する。受波子３
によって受波された透過超音波信号は、超音波送受信部
１に返され、増幅回路を経由して周波数解析装置５へ入
力される。周波数解析装置５としては、例えばスペクト
ルアナライザや高速フーリエ変換アナライザ（ＦＦＴア
ナライザ）等が用いられ、ＡＤ変換された周波数スペク
トル情報をパターン解析演算部６へ送信する。パターン
解析演算部６では、以下に述べる硬化層深さ測定方法の
それぞれに適したパターン解析演算を行ってその結果を
メモリ部７に蓄える。メモリ部７は要求に応じて要求さ
れるフォーマットの出力を実行する。
【００１４】図２に前記測定装置を用いて測定を行った
一実施例を示す。硬化層９の中だけを透過する超音波信
号の状態を状態記号（イ）で、硬化層９と非硬化層１０
の中間に存在する境界層１１の中を透過し、その前後で
硬化層９だけを透過する超音波信号の状態を状態記号
（ロ）で、軸心を通る直径方向に透過する、すなわち硬
化層９、境界層１１、非硬化層１０、境界層１１、硬化
層９の順に透過する超音波信号の状態を状態記号（ハ）
で表す。（イ）の状態の周波数スペクトルに比べて
（ハ）（ロ）の順に高周波帯域での透過信号の減衰が激
しいことを示している。すなわち、周波数スペクトルの
帯域中心周波数、帯域幅、高周波成分等がシフトするフ
ィルタ効果が発生している。これは、等間隔の深さ毎に
最表層から順次深層部に向けて周波数スペクトルを観測
すると境界層１１の中を透過する深さに達したとき急激
に高周波帯域の減衰が激しくなることを示している。す
なわち、観測周波数スペクトルのパターン急変点に誤差
または余裕代の概念を加味した深さを以って硬化層深さ
とすることができる。
一実施例を示す。硬化層９の中だけを透過する超音波信
号の状態を状態記号（イ）で、硬化層９と非硬化層１０
の中間に存在する境界層１１の中を透過し、その前後で
硬化層９だけを透過する超音波信号の状態を状態記号
（ロ）で、軸心を通る直径方向に透過する、すなわち硬
化層９、境界層１１、非硬化層１０、境界層１１、硬化
層９の順に透過する超音波信号の状態を状態記号（ハ）
で表す。（イ）の状態の周波数スペクトルに比べて
（ハ）（ロ）の順に高周波帯域での透過信号の減衰が激
しいことを示している。すなわち、周波数スペクトルの
帯域中心周波数、帯域幅、高周波成分等がシフトするフ
ィルタ効果が発生している。これは、等間隔の深さ毎に
最表層から順次深層部に向けて周波数スペクトルを観測
すると境界層１１の中を透過する深さに達したとき急激
に高周波帯域の減衰が激しくなることを示している。す
なわち、観測周波数スペクトルのパターン急変点に誤差
または余裕代の概念を加味した深さを以って硬化層深さ
とすることができる。
【００１５】境界層１１で透過超音波の減衰率が他の層
に比べて大きいことは、図３の測定データにも示されて
いる。外周部に硬化層が形成された円柱状被検体８を、
軸に垂直な断面で輪切りにして軸方向に超音波ビームを
透過させ、送受波子を軸心を通る直線に沿って移動させ
ると、図３のように境界層１１での異常に大きい透過超
音波の減衰率が観測される。硬化層９は被検体８の軸心
に対してほぼ同心円状に分布していて表面近傍が最も硬
く、軸心に近付くに従って硬さが低下するが、硬化層９
内ではそれ程でもない。境界層１１で硬さが急激に低下
して非硬化層１０に達するが、硬化層内や非硬化層内で
の透過超音波の減衰率はほぼ一定している。
に比べて大きいことは、図３の測定データにも示されて
いる。外周部に硬化層が形成された円柱状被検体８を、
軸に垂直な断面で輪切りにして軸方向に超音波ビームを
透過させ、送受波子を軸心を通る直線に沿って移動させ
ると、図３のように境界層１１での異常に大きい透過超
音波の減衰率が観測される。硬化層９は被検体８の軸心
に対してほぼ同心円状に分布していて表面近傍が最も硬
く、軸心に近付くに従って硬さが低下するが、硬化層９
内ではそれ程でもない。境界層１１で硬さが急激に低下
して非硬化層１０に達するが、硬化層内や非硬化層内で
の透過超音波の減衰率はほぼ一定している。
【００１６】図２に示すような周波数スペクトルのパタ
ーンを認識する手法には、多くの方法が考えられる。そ
の第１は帯域中心周波数を用いる方法で、例えば周波数
スペクトル中の最強信号強度を基準にして８０％以上の
信号強度を有する周波数帯域の中心周波数でそのパター
ンを代表させる。第２は帯域幅を用いる方法で、第１の
方法で中心周波数を求める代りに帯域幅を求めるもの
で、感度は中心周波数の２倍となる。第３は、含有周波
数成分を用いる方法である。例えば第１の方法で定義し
た帯域幅の最高と最低の周波数でそのパターンを代表さ
せる。第４は選定された特定周波数の透過減衰率を用い
る方法である。特定周波数の選定は、例えば周波数スペ
クトル中の最強信号強度を基準にして９０％以上の信号
強度を有する周波数帯域の最大周波数ｆｈを指定して行
う。減衰率の測定には、硬化層９と境界層１１の範囲内
では超音波ビームの拡散強度は一様と仮定して送受波の
信号強度の差から単位長減衰率を求める方法とか、超音
波ビームの拡散強度は一様ではないが、特定低周波数ｆ
ｌの単位長減衰率は境界層１１においても変化がないと
仮定してこの低周波数の信号強度による補正を加えなが
ら高周波数の単位長減衰率の変化率を求める方法とか等
が存在する。第５は周波数スペクトルパターンの全体形
状を用いる方法である。スペクトルパターン全体を例え
ば第１の方法で定義したような８０％以上の信号強度部
分だけのカーブとして、コンピュータ技法を用いたパタ
ーン比較を行う方法である。以上に例示した以外にも周
波数スペクトルのパターンを認識する方法は多数存在す
るであろう。
ーンを認識する手法には、多くの方法が考えられる。そ
の第１は帯域中心周波数を用いる方法で、例えば周波数
スペクトル中の最強信号強度を基準にして８０％以上の
信号強度を有する周波数帯域の中心周波数でそのパター
ンを代表させる。第２は帯域幅を用いる方法で、第１の
方法で中心周波数を求める代りに帯域幅を求めるもの
で、感度は中心周波数の２倍となる。第３は、含有周波
数成分を用いる方法である。例えば第１の方法で定義し
た帯域幅の最高と最低の周波数でそのパターンを代表さ
せる。第４は選定された特定周波数の透過減衰率を用い
る方法である。特定周波数の選定は、例えば周波数スペ
クトル中の最強信号強度を基準にして９０％以上の信号
強度を有する周波数帯域の最大周波数ｆｈを指定して行
う。減衰率の測定には、硬化層９と境界層１１の範囲内
では超音波ビームの拡散強度は一様と仮定して送受波の
信号強度の差から単位長減衰率を求める方法とか、超音
波ビームの拡散強度は一様ではないが、特定低周波数ｆ
ｌの単位長減衰率は境界層１１においても変化がないと
仮定してこの低周波数の信号強度による補正を加えなが
ら高周波数の単位長減衰率の変化率を求める方法とか等
が存在する。第５は周波数スペクトルパターンの全体形
状を用いる方法である。スペクトルパターン全体を例え
ば第１の方法で定義したような８０％以上の信号強度部
分だけのカーブとして、コンピュータ技法を用いたパタ
ーン比較を行う方法である。以上に例示した以外にも周
波数スペクトルのパターンを認識する方法は多数存在す
るであろう。
【００１７】深さを変えて硬化層深さの測定実績がある
程度集積され、目標深さでの周波数スペクトルのパター
ンが安定している製品に対しては、深さに対しては１点
だけ、軸方向に対しては例えば３個所について透過超音
波の周波数スペクトルを測定して集積データと比較し、
そのバラツキの範囲内に収まっていれば合格、バラツキ
の範囲を逸脱している場合には深さを変えた測定を改め
て行うとかの品質管理手法を応用して測定時間の大幅短
縮を図ることができる。この場合にも周波数スペクトル
のパターンを認識する手法は前記と全く同様である。
程度集積され、目標深さでの周波数スペクトルのパター
ンが安定している製品に対しては、深さに対しては１点
だけ、軸方向に対しては例えば３個所について透過超音
波の周波数スペクトルを測定して集積データと比較し、
そのバラツキの範囲内に収まっていれば合格、バラツキ
の範囲を逸脱している場合には深さを変えた測定を改め
て行うとかの品質管理手法を応用して測定時間の大幅短
縮を図ることができる。この場合にも周波数スペクトル
のパターンを認識する手法は前記と全く同様である。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、超音波の周波数解析手
法の採用により、円柱状被検体に全く損傷を与えること
なく、表層部から内層部にわたる比較的広い範囲での硬
化層の深さを容易かつ迅速に測定することができる。特
に超音波ビームの送受波子の接触の影響や被検体材質の
差による超音波の減衰等、硬度差による減衰特性の変化
以外の減衰要素の影響は特別な配慮をすることなく排除
できるので、安定した測定が可能であり、品質管理手段
として優れている。
法の採用により、円柱状被検体に全く損傷を与えること
なく、表層部から内層部にわたる比較的広い範囲での硬
化層の深さを容易かつ迅速に測定することができる。特
に超音波ビームの送受波子の接触の影響や被検体材質の
差による超音波の減衰等、硬度差による減衰特性の変化
以外の減衰要素の影響は特別な配慮をすることなく排除
できるので、安定した測定が可能であり、品質管理手段
として優れている。
【図１】本発明による一実施例の透過超音波の減衰特性
を利用した非破壊式の硬化層深さ測定装置の模式図であ
る。
を利用した非破壊式の硬化層深さ測定装置の模式図であ
る。
【図２】本発明の一実施例として測定した円柱状被検体
透過超音波信号の周波数スペクトルを示す図である。
透過超音波信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図３】外周部に硬化層が形成された円柱状被検体を軸
に垂直な断面で輪切りにし、断面の直径に沿って超音波
の送受波子を動かして測定した軸方向透過の超音波ビー
ム減衰特性を示す図である。
に垂直な断面で輪切りにし、断面の直径に沿って超音波
の送受波子を動かして測定した軸方向透過の超音波ビー
ム減衰特性を示す図である。
１ 超音波送受信部 ２ 集束型の送波子 ３ 集束型の受波子 ４ 設定保持具 ５ 周波数解析装置 ６ パターン解析演算部 ７ メモリ部 ８ 円柱状被検体 ９ 硬化層 １０ 非硬化層 １１ 境界層
フロントページの続き (72)発明者 木野 裕敏 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内
Claims (13)
- 【請求項１】 外周部に硬化層が形成された円柱状被検
体に超音波を送波し、該被検体断面の弦方向透過超音波
を弦の径方向位置をずらしながら受波し、各弦の位置で
の受波周波数スペクトルのパターンの変化に基づいて、
前記硬化層の深さを求めることを特徴とする硬化層深さ
測定方法。 - 【請求項２】 請求項１における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該周波数スペク
トルの帯域中心周波数を用いることを特徴とする硬化層
深さ測定方法。 - 【請求項３】 請求項１における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該周波数スペク
トルの帯域幅を用いることを特徴とする硬化層深さ測定
方法。 - 【請求項４】 請求項１における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該受波周波数ス
ペクトルの各周波数成分信号の強度が特定値以上である
周波数の成分分析を用いることを特徴とする硬化層深さ
測定方法。 - 【請求項５】 請求項１における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、選ばれた特定周
波数の信号の透過減衰率を用いることを特徴とする硬化
層深さ測定方法。 - 【請求項６】 請求項１における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該スペクトルの
全体形状を用いることを特徴とする硬化層深さ測定方
法。 - 【請求項７】 請求項１による硬化層深さ測定の経験を
基に、予め決定された深さの弦に沿って透過する前記超
音波の受波周波数スペクトルの基準パターン範囲を定め
て置き、当該前記被検体の前記所定深さの弦に沿って透
過する超音波の受波周波数スペクトルのパターンと比較
して所定の深さまで硬化層が形成されていることを判定
する硬化層深さ測定方法。 - 【請求項８】 請求項７における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該周波数スペク
トルの帯域中心周波数を用いることを特徴とする硬化層
深さ測定方法。 - 【請求項９】 請求項７における前記受波周波数スペク
トルのパターンを認識する方法として、該周波数スペク
トルの帯域幅を用いることを特徴とする硬化層深さ測定
方法。 - 【請求項１０】 請求項７における前記受波周波数スペ
クトルのパターンを認識する方法として、該受波周波数
スペクトルの各周波成分信号の強度が特定値以上である
周波数の成分分析を用いることを特徴とする硬化層深さ
測定方法。 - 【請求項１１】 請求項７における前記受波周波数スペ
クトルのパターンを認識する方法として、選ばれた特定
周波数の信号の透過減衰率を用いることを特徴とする硬
化層深さ測定方法。 - 【請求項１２】 請求項７における前記受波周波数スペ
クトルのパターンを認識する方法として、該スペクトル
の全体形状を用いることを特徴とする硬化層深さ測定方
法。 - 【請求項１３】 超音波の送受信を行う超音波送受信部
と、該超音波送受信部からの送信パルスにより被検体内
に超音波を送波する送波子と、前記被検体内を伝播した
超音波を受波する受波子を備え、さらに前記受波超音波
が前記被検体内の任意に設定した深さの弦に沿って透過
するよう前記送波子と受波子を設置する保持具と、前記
受波子で受波した超音波を前記超音波送受信部を介して
受取って周波数解析を行い周波数スペクトルを求める周
波数解析装置と、該周波数スペクトルのパターン解析を
行うパターン解析演算部と、該解析結果を記憶し読出し
のできるメモリ部とを備えたことを特徴とする硬化層深
さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4175579A JPH0618487A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 硬化層深さ測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4175579A JPH0618487A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 硬化層深さ測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618487A true JPH0618487A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15998555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4175579A Pending JPH0618487A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 硬化層深さ測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618487A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329513A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-19 | Koyo Seiko Co Ltd | 円筒ころ軸受の内輪の超音波伝播速度測定方法および疲労度測定方法 |
| KR20160098991A (ko) * | 2016-07-25 | 2016-08-19 | 한국도로공사 | 메쉬형 개구부가 형성된 산마루 측구 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP4175579A patent/JPH0618487A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329513A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-19 | Koyo Seiko Co Ltd | 円筒ころ軸受の内輪の超音波伝播速度測定方法および疲労度測定方法 |
| KR20160098991A (ko) * | 2016-07-25 | 2016-08-19 | 한국도로공사 | 메쉬형 개구부가 형성된 산마루 측구 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8839673B2 (en) | System and method for industrial ultrasonic inspection using phased array probe and distance-gain-size flaw sizing | |
| US4435984A (en) | Ultrasonic multiple-beam technique for detecting cracks in bimetallic or coarse-grained materials | |
| Adrián-Martínez et al. | Acoustic signal detection through the cross-correlation method in experiments with different signal to noise ratio and reverberation conditions | |
| US4106327A (en) | Anisotropic determination and correction for ultrasonic flaw detection by spectral analysis | |
| US4669312A (en) | Method and apparatus for ultrasonic testing of defects | |
| JPH04348275A (ja) | 超音波探傷方法 | |
| US20090249879A1 (en) | Inspection systems and methods for detection of material property anomalies | |
| Davies et al. | The application of synthetically focused imaging techniques for high resolution guided wave pipe inspection | |
| US11415554B2 (en) | Ultrasonic inspection method | |
| EP1818674B1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes | |
| JP2007017300A (ja) | 表面検査装置および表面検査方法 | |
| JPH0618487A (ja) | 硬化層深さ測定方法および装置 | |
| Murav’eva et al. | Analysis of reflected signals in testing cylindrical specimens by the multiple reflection echo-shadow method | |
| Margetan et al. | Detectability of small flaws in advanced engine alloys | |
| Rizwan et al. | Contextual application of pulse-compression and multi-frequency distance-gain size analysis in ultrasonic inspection of forging | |
| Miette et al. | Optimisation of time reversal processing in titanium inspections | |
| JPH05281201A (ja) | 焼入れ硬化層深さの測定方法および測定装置 | |
| EP0555298A1 (en) | Detecting defects in concrete | |
| RU2246724C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля качества материала | |
| Khlybov et al. | Assessment of the degree of damage in structural materials using the parameters of structural acoustic noise | |
| Mosey et al. | Development and implementation of calibration process for Full Matrix Capture | |
| Senni et al. | Industrial applications: Ultrasonic inspection of large forgings | |
| JP3463729B2 (ja) | 内部組織の非破壊検査方法 | |
| CA3108661C (en) | Ultrasonic testing using a phased array | |
| US20220260366A1 (en) | Ultrasonic testing using a phased array |