JPH11223623A - 材料物性測定装置 - Google Patents
材料物性測定装置Info
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- JPH11223623A JPH11223623A JP10023586A JP2358698A JPH11223623A JP H11223623 A JPH11223623 A JP H11223623A JP 10023586 A JP10023586 A JP 10023586A JP 2358698 A JP2358698 A JP 2358698A JP H11223623 A JPH11223623 A JP H11223623A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数が１０ｋＨｚ以上における振動特性の
測定を可能とするとともに、振動特性の検出精度を向上
させる。 【解決手段】 被測定物２を固定するとともに被測定物
２を振動させる積層圧電素子を有する固定振動手段３
と、固定振動手段３で振動されている被測定物にレーザ
光を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の振動を
検出する振動検出手段５と、振動検出手段５からの検出
結果を用いて、被測定物２のヤング率及び損失係数を演
算する演算手段６とを備える。ここで、固定振動手段３
としては積層圧電アクチュエータを用い、振動検出手段
５としてはレーザドップラー振動計を用いる。
測定を可能とするとともに、振動特性の検出精度を向上
させる。 【解決手段】 被測定物２を固定するとともに被測定物
２を振動させる積層圧電素子を有する固定振動手段３
と、固定振動手段３で振動されている被測定物にレーザ
光を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の振動を
検出する振動検出手段５と、振動検出手段５からの検出
結果を用いて、被測定物２のヤング率及び損失係数を演
算する演算手段６とを備える。ここで、固定振動手段３
としては積層圧電アクチュエータを用い、振動検出手段
５としてはレーザドップラー振動計を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種材料の動的ヤ
ング率、損失係数を測定する材料物性測定装置に関す
る。
ング率、損失係数を測定する材料物性測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来において、被測定材料のヤング率、
損失係数を求めるときには、機械的共振法と称される手
法を用いていた。この機械的共振法とは、短冊状に成形
された被測定材料片を強制的に加振してヤング率、損失
係数を求める。すなわち、この機械的共振法とは、強制
的に加振して、振動特性を検出することで、被測定材料
片の共振周波数及び尖鋭度を求め、被測定材料片の寸
法、質量密度等から損失係数を求める手法である。
損失係数を求めるときには、機械的共振法と称される手
法を用いていた。この機械的共振法とは、短冊状に成形
された被測定材料片を強制的に加振してヤング率、損失
係数を求める。すなわち、この機械的共振法とは、強制
的に加振して、振動特性を検出することで、被測定材料
片の共振周波数及び尖鋭度を求め、被測定材料片の寸
法、質量密度等から損失係数を求める手法である。
【０００３】この機械的共振法によれば、被測定材料片
のヤング率Ｅ、損失係数ηは下記の式１、式２にしたが
って求められる。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 （１） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （２） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片の密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎはｎ
次の共振周波数［Ｈｚ］、Ｔは被測定材料片の厚さ
［ｍ］である。λｎは定数でありｎ＝１，２，３・・・
に対して1.875,4.694,7.855・・・という値を示す。△
ｆｎはｎ次の振動モードにおける半値幅である。
のヤング率Ｅ、損失係数ηは下記の式１、式２にしたが
って求められる。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 （１） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （２） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片の密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎはｎ
次の共振周波数［Ｈｚ］、Ｔは被測定材料片の厚さ
［ｍ］である。λｎは定数でありｎ＝１，２，３・・・
に対して1.875,4.694,7.855・・・という値を示す。△
ｆｎはｎ次の振動モードにおける半値幅である。
【０００４】この機械的共振法で用いる被測定材料片１
００としては、図１５に示すように試験材料１０１のみ
からなるものや、図１６に示すように試験材料１０１と
基板１０２とからなる２層構造のものを用いる。これ
は、ヤング率が低いものや、損失係数の大きいものを測
定するためである。この図１６に示した被測定材料片１
００は、試験材料１０１を基板１０２上に接着すること
で作成される。そして、この機械的共振法では、試験材
料１０１と基板１０２とからなる被測定材料片１００の
ヤング率、損失係数を測定し、これらの値から試験材料
１０１のヤング率、損失係数を求める。ここで、基板１
０２としては、損失係数が非常に小さく略々０と見なせ
る材料を用いているが、基板１０２の損失係数を考慮す
ると、試験材料１０１のヤング率、損失係数は下記の式
３、式４にしたがって求められる。 E1=[(α-β)+{(α-β)-4T2(1-α)}1/2]E2/2T3 （３） η1=η2+(1+MT)(1+4MT+6MT2+4MT3+M2T4)(ηc-η2)/MT(3+6T+4T2+2MT3+M2T4) （４） ここで、E1,E2は試験材料１０１，基板１０２のヤング
率である。T1，T2は試験材料１０１，基板１０２の厚さ
であり、MはE1/E2で表現され、TはT1/T2で表現される。
fnc,fn2はそれぞれ試験材料１０１、基板１０２のｎ次
の共振周波数であり、αは(fnc/fn2)2(1+DT),βは4+6T+
4T2で表現される。また、D=σ1/σ2であり、σ1,σ2は
試験材料１０１、基板１０２の密度である。η1、η2、
ηcは試験材料１０１、基板１０２、被測定材料片１０
０の損失係数である。
００としては、図１５に示すように試験材料１０１のみ
からなるものや、図１６に示すように試験材料１０１と
基板１０２とからなる２層構造のものを用いる。これ
は、ヤング率が低いものや、損失係数の大きいものを測
定するためである。この図１６に示した被測定材料片１
００は、試験材料１０１を基板１０２上に接着すること
で作成される。そして、この機械的共振法では、試験材
料１０１と基板１０２とからなる被測定材料片１００の
ヤング率、損失係数を測定し、これらの値から試験材料
１０１のヤング率、損失係数を求める。ここで、基板１
０２としては、損失係数が非常に小さく略々０と見なせ
る材料を用いているが、基板１０２の損失係数を考慮す
ると、試験材料１０１のヤング率、損失係数は下記の式
３、式４にしたがって求められる。 E1=[(α-β)+{(α-β)-4T2(1-α)}1/2]E2/2T3 （３） η1=η2+(1+MT)(1+4MT+6MT2+4MT3+M2T4)(ηc-η2)/MT(3+6T+4T2+2MT3+M2T4) （４） ここで、E1,E2は試験材料１０１，基板１０２のヤング
率である。T1，T2は試験材料１０１，基板１０２の厚さ
であり、MはE1/E2で表現され、TはT1/T2で表現される。
fnc,fn2はそれぞれ試験材料１０１、基板１０２のｎ次
の共振周波数であり、αは(fnc/fn2)2(1+DT),βは4+6T+
4T2で表現される。また、D=σ1/σ2であり、σ1,σ2は
試験材料１０１、基板１０２の密度である。η1、η2、
ηcは試験材料１０１、基板１０２、被測定材料片１０
０の損失係数である。
【０００５】この機械的共振法により試験材料１０１の
ヤング率、損失係数を求めるときには、図１７に示すよ
うな電磁式材料物性測定装置１１０が使用される。この
ような電磁式材料物性測定装置１１０で被測定材料片１
００のヤング率、損失係数を求めるときには、短冊状に
成形した被測定材料片１００の一方の端部をクランプ部
１１１に固定し、他方の端部を電磁加振器１１２を用い
て図１７中のＡ方向に加振する。このとき、電磁式振動
検出器１１３を用いて被測定材料片１００の振動を検出
し、ＦＦＴ（fast fourier transform）又は周波数アナ
ライザを用いて動的ヤング率、損失係数を算出する。こ
こで、加振器１１２の加振周波数は約１０ｋＨｚ以下で
ある。なお、この図１７に示した電磁式材料物性測定装
置１１０では、被測定材料片１００が磁性体であること
を要する。
ヤング率、損失係数を求めるときには、図１７に示すよ
うな電磁式材料物性測定装置１１０が使用される。この
ような電磁式材料物性測定装置１１０で被測定材料片１
００のヤング率、損失係数を求めるときには、短冊状に
成形した被測定材料片１００の一方の端部をクランプ部
１１１に固定し、他方の端部を電磁加振器１１２を用い
て図１７中のＡ方向に加振する。このとき、電磁式振動
検出器１１３を用いて被測定材料片１００の振動を検出
し、ＦＦＴ（fast fourier transform）又は周波数アナ
ライザを用いて動的ヤング率、損失係数を算出する。こ
こで、加振器１１２の加振周波数は約１０ｋＨｚ以下で
ある。なお、この図１７に示した電磁式材料物性測定装
置１１０では、被測定材料片１００が磁性体であること
を要する。
【０００６】一方、被測定材料片１００が非磁性材料で
あるときには、図１８に示すような電磁式材料物性測定
装置１２０を用いてヤング率、損失係数を求める。この
図１８に示した電磁式材料物性測定装置１２０は、上述
した図１７の電磁式材料物性測定装置１１０と略同一の
構成となっており、異なる点は、被測定材料片１００が
非磁性体であることから、電磁式振動検出部１１３及び
電磁式加振器１１２を機能させるために被測定材料片１
００に磁性材料片１２１を接着している点である。
あるときには、図１８に示すような電磁式材料物性測定
装置１２０を用いてヤング率、損失係数を求める。この
図１８に示した電磁式材料物性測定装置１２０は、上述
した図１７の電磁式材料物性測定装置１１０と略同一の
構成となっており、異なる点は、被測定材料片１００が
非磁性体であることから、電磁式振動検出部１１３及び
電磁式加振器１１２を機能させるために被測定材料片１
００に磁性材料片１２１を接着している点である。
【０００７】また、被測定材料片１００が非磁性体であ
る場合の他のヤング率、損失係数の測定方法としては、
図１９に示すように、静電ピックアップを用いた材料物
性測定装置１３０を用いる方法がある。この材料物性測
定装置１３０では、被測定材料片１００の一方の端部を
電磁式加振器１３１に固定し、他方の端部の上方に配さ
れた静電ピックアップ１３２で振動を検出する。このと
き、静電ピックアップ１３２は、放出する静電気を検出
することで被測定材料片１００との距離を検出して、被
測定材料片１００の振動特性を検出する。また、静電ピ
ックアップ１３２は、被測定材料片１００の幅方向にお
ける全面に相当する大きさを有して被測定材料片１００
の上方に配設される。
る場合の他のヤング率、損失係数の測定方法としては、
図１９に示すように、静電ピックアップを用いた材料物
性測定装置１３０を用いる方法がある。この材料物性測
定装置１３０では、被測定材料片１００の一方の端部を
電磁式加振器１３１に固定し、他方の端部の上方に配さ
れた静電ピックアップ１３２で振動を検出する。このと
き、静電ピックアップ１３２は、放出する静電気を検出
することで被測定材料片１００との距離を検出して、被
測定材料片１００の振動特性を検出する。また、静電ピ
ックアップ１３２は、被測定材料片１００の幅方向にお
ける全面に相当する大きさを有して被測定材料片１００
の上方に配設される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１７に示した電磁式材料物性測定装置１１０では、加
振法、検出法として電磁式を採用しているので、非磁性
材料の加振、振動検出が不可能であり、従って非磁性材
料の測定はできない。
図１７に示した電磁式材料物性測定装置１１０では、加
振法、検出法として電磁式を採用しているので、非磁性
材料の加振、振動検出が不可能であり、従って非磁性材
料の測定はできない。
【０００９】また、上述の図１７及び図１８に示した電
磁式材料物性測定装置１１０，１２０では、装置の構成
上、薄い材料や、柔らかい材料の加振は非常に困難であ
る。さらに、図１８に示した電磁式材料物性測定装置１
２０では、被測定材料片１００の一部に磁性体を接着し
て測定を行う必要があり、測定精度を劣化させてしま
う。
磁式材料物性測定装置１１０，１２０では、装置の構成
上、薄い材料や、柔らかい材料の加振は非常に困難であ
る。さらに、図１８に示した電磁式材料物性測定装置１
２０では、被測定材料片１００の一部に磁性体を接着し
て測定を行う必要があり、測定精度を劣化させてしま
う。
【００１０】また、上述の図１９に示した材料物性測定
装置１３０では、被測定材料片１００を振動させて振動
特性を測定すると、図２０に示すようにノイズＡを生じ
てしまう。すなわち、この材料物性測定装置１３０で
は、静電ピックアップ１３２が被測定材料片１００の短
軸方向における全面に相当する大きさを有して被測定材
料片１００の上方に配設されているので、例えば測定に
必要な曲げ振動以外に、ねじれ振動も検出してしまう。
その結果、この材料物性測定装置１３０では、振動特性
の測定精度を向上させることが困難という問題がある。
装置１３０では、被測定材料片１００を振動させて振動
特性を測定すると、図２０に示すようにノイズＡを生じ
てしまう。すなわち、この材料物性測定装置１３０で
は、静電ピックアップ１３２が被測定材料片１００の短
軸方向における全面に相当する大きさを有して被測定材
料片１００の上方に配設されているので、例えば測定に
必要な曲げ振動以外に、ねじれ振動も検出してしまう。
その結果、この材料物性測定装置１３０では、振動特性
の測定精度を向上させることが困難という問題がある。
【００１１】さらに、上述したいずれの測定装置１１
０，１２０，１３０においても、加振器が約１０ｋＨｚ
程度までしか被測定材料片１００を加振させることがで
きず、それ以上高周波における振動特性の測定が行えな
い、という不都合がある。
０，１２０，１３０においても、加振器が約１０ｋＨｚ
程度までしか被測定材料片１００を加振させることがで
きず、それ以上高周波における振動特性の測定が行えな
い、という不都合がある。
【００１２】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、周波数が１０ｋＨｚ以上
における振動特性の測定を可能とするとともに、振動特
性の検出精度を向上させた材料物性測定装置を提供する
ことを目的とする。
鑑みて提案されたものであり、周波数が１０ｋＨｚ以上
における振動特性の測定を可能とするとともに、振動特
性の検出精度を向上させた材料物性測定装置を提供する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明に係る材料物性測定装置は、被測定物を固定すると
ともに被測定物を振動させる積層圧電素子を有する固定
振動手段と、固定振動手段で振動されている被測定物に
レーザ光を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の
振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段からの検
出結果を用いて、被測定物のヤング率及び損失係数を演
算する演算手段とを備えることを特徴とするものであ
る。
発明に係る材料物性測定装置は、被測定物を固定すると
ともに被測定物を振動させる積層圧電素子を有する固定
振動手段と、固定振動手段で振動されている被測定物に
レーザ光を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の
振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段からの検
出結果を用いて、被測定物のヤング率及び損失係数を演
算する演算手段とを備えることを特徴とするものであ
る。
【００１４】このような材料物性測定装置は、圧電素子
を用いた固定振動手段で固定された被測定物を振動させ
るとともに、振動検出手段で被測定物の振動を検出し、
この振動検出手段で検出された結果を用いて被測定物の
ヤング率及び損失係数を演算する。
を用いた固定振動手段で固定された被測定物を振動させ
るとともに、振動検出手段で被測定物の振動を検出し、
この振動検出手段で検出された結果を用いて被測定物の
ヤング率及び損失係数を演算する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１６】図１は、第１の実施の形態に係る材料物性
測定装置１を示す図である。この材料物性測定装置１
は、被測定材料片２を備えた積層圧電アクチュエータ３
と、積層圧電アクチュエータ３に駆動電圧を供給する駆
動信号発生部４と、レーザードップラー振動計５と、こ
れら各部を制御する制御部６とを備える。
測定装置１を示す図である。この材料物性測定装置１
は、被測定材料片２を備えた積層圧電アクチュエータ３
と、積層圧電アクチュエータ３に駆動電圧を供給する駆
動信号発生部４と、レーザードップラー振動計５と、こ
れら各部を制御する制御部６とを備える。
【００１７】積層圧電アクチュエータ３は、クランプ用
治具７とクランプ用ねじ８とからなるクランプ部９を備
える。この積層圧電アクチュエータ３は、このクランプ
部９で短冊状に成形された被測定材料片２の長軸方向に
おける一方の端部（固定端）２ａを固定している。この
積層圧電アクチュエータ３の被測定材料片２の固定端２
ａは、被測定材料片２の振動特性を測定するときの測定
周波数より高くなるようになされている。
治具７とクランプ用ねじ８とからなるクランプ部９を備
える。この積層圧電アクチュエータ３は、このクランプ
部９で短冊状に成形された被測定材料片２の長軸方向に
おける一方の端部（固定端）２ａを固定している。この
積層圧電アクチュエータ３の被測定材料片２の固定端２
ａは、被測定材料片２の振動特性を測定するときの測定
周波数より高くなるようになされている。
【００１８】積層圧電アクチュエータ３は、積層圧電素
子を備えており、この積層圧電素子に駆動信号発生部４
からの駆動電圧が供給される。この積層圧電アクチュエ
ータ３は、駆動信号発生部４からの駆動電圧に応じて積
層圧電素子が伸縮され、被測定材料片２の他方の端部
（自由端）２ｂを約数Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度の周波数
ｆで振動させる。この積層圧電アクチュエータ３は、駆
動電圧に応じて一定の振動方向Ａにのみ被測定材料片２
を振動させる。
子を備えており、この積層圧電素子に駆動信号発生部４
からの駆動電圧が供給される。この積層圧電アクチュエ
ータ３は、駆動信号発生部４からの駆動電圧に応じて積
層圧電素子が伸縮され、被測定材料片２の他方の端部
（自由端）２ｂを約数Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度の周波数
ｆで振動させる。この積層圧電アクチュエータ３は、駆
動電圧に応じて一定の振動方向Ａにのみ被測定材料片２
を振動させる。
【００１９】なお、本実施の形態においては、被測定材
料片２の端部のうち、積層圧電アクチュエータ３により
固定されている端部を「固定端２ａ」と称し、積層圧電
アクチュエータ３により振動される端部を「自由端２
ｂ」と称する。
料片２の端部のうち、積層圧電アクチュエータ３により
固定されている端部を「固定端２ａ」と称し、積層圧電
アクチュエータ３により振動される端部を「自由端２
ｂ」と称する。
【００２０】この積層圧電アクチュエータ３で振動され
る被測定材料片２は、１次共振周波数で振動されている
ときには図２（ａ）で示すように変形して振動され、２
次共振周波数で振動されているときには図２（ｂ）で示
すように変形して振動され、３次共振周波数で振動され
ているときには図２（ｃ）で示すように変形して振動さ
れる。この被測定材料片２は、このように共振周波数に
応じて振動時の形状が変形されることで、自由端２ｂの
振動速度が変化することとなる。
る被測定材料片２は、１次共振周波数で振動されている
ときには図２（ａ）で示すように変形して振動され、２
次共振周波数で振動されているときには図２（ｂ）で示
すように変形して振動され、３次共振周波数で振動され
ているときには図２（ｃ）で示すように変形して振動さ
れる。この被測定材料片２は、このように共振周波数に
応じて振動時の形状が変形されることで、自由端２ｂの
振動速度が変化することとなる。
【００２１】積層圧電アクチュエータ３は、図１に示す
ように、固定ブロック１０と接続されている。この固定
ブロック１０は、質量密度、損失係数ともに大きいもの
で構成されている。
ように、固定ブロック１０と接続されている。この固定
ブロック１０は、質量密度、損失係数ともに大きいもの
で構成されている。
【００２２】駆動信号発生部４は、制御部６からの制御
信号に応じて積層圧電アクチュエータ３を駆動させるた
めの駆動電圧を発生する。この駆動信号発生部４は、被
測定材料片２に対する積層圧電アクチュエータ３の加振
力を一定とするために、制御部６からの一定の電圧を示
す制御信号に対して被測定材料片２を振動させる周波数
ｆの２乗を除算処理することで駆動電圧を生成して積層
圧電アクチュエータ３に供給する。
信号に応じて積層圧電アクチュエータ３を駆動させるた
めの駆動電圧を発生する。この駆動信号発生部４は、被
測定材料片２に対する積層圧電アクチュエータ３の加振
力を一定とするために、制御部６からの一定の電圧を示
す制御信号に対して被測定材料片２を振動させる周波数
ｆの２乗を除算処理することで駆動電圧を生成して積層
圧電アクチュエータ３に供給する。
【００２３】レーザードップラー振動計５は、図３に示
すように、レーザ光を出射する光源１１と、光源１１か
ら出射されたレーザ光を被測定材料片２に導くとともに
被測定材料片２からの戻り光を検出する光学系１２，１
３と、所定の周波数で光源１１からのレーザ光を変調す
る変調器１４と、被測定材料片２からの戻り光及び変調
器１４で変調されたレーザ光が入射されるフォトダイオ
ード１５とから構成されている。
すように、レーザ光を出射する光源１１と、光源１１か
ら出射されたレーザ光を被測定材料片２に導くとともに
被測定材料片２からの戻り光を検出する光学系１２，１
３と、所定の周波数で光源１１からのレーザ光を変調す
る変調器１４と、被測定材料片２からの戻り光及び変調
器１４で変調されたレーザ光が入射されるフォトダイオ
ード１５とから構成されている。
【００２４】レーザードップラー振動計５は、光源１１
からのレーザ光を短冊状に成形された被測定材料片２の
自由端２ｂの短軸方向Ｂにおける中央位置Ｃに照射す
る。そして、このレーザードップラー振動計５は、被測
定材料片２からの戻り光を検出することで、被測定材料
片２の振動状態を検出する。
からのレーザ光を短冊状に成形された被測定材料片２の
自由端２ｂの短軸方向Ｂにおける中央位置Ｃに照射す
る。そして、このレーザードップラー振動計５は、被測
定材料片２からの戻り光を検出することで、被測定材料
片２の振動状態を検出する。
【００２５】すなわち、レーザードップラー振動計５
は、制御部６からの制御信号に応じて光源１１から周波
数ｆ0のレーザ光を出射し、光学系１２，１３で積層圧
電アクチュエータ３に固定されている被測定材料片２に
照射する。そして、このレーザードップラー振動計５で
は被測定材料片２からの戻り光をフォトダイオード１５
で検出する。ここで、被測定材料片２からの戻り光は、
被測定材料片２の振動速度に比例した周波数変化をう
け、周波数がｆDだけ変化し、ｆ0＋ｆDで示される周波
数となる。
は、制御部６からの制御信号に応じて光源１１から周波
数ｆ0のレーザ光を出射し、光学系１２，１３で積層圧
電アクチュエータ３に固定されている被測定材料片２に
照射する。そして、このレーザードップラー振動計５で
は被測定材料片２からの戻り光をフォトダイオード１５
で検出する。ここで、被測定材料片２からの戻り光は、
被測定材料片２の振動速度に比例した周波数変化をう
け、周波数がｆDだけ変化し、ｆ0＋ｆDで示される周波
数となる。
【００２６】一方、光源１１から出射されたレーザ光
は、変調器１４に入射される。この変調器１４は、本実
施の形態では例えば約８０ＭＨｚの変調処理を施す。こ
の変調器１４に入射されたレーザ光は、変調されること
で周波数がｆ0＋８０ＭＨｚとされる。この変調された
レーザ光は、フォトダイオード１５で検出される。
は、変調器１４に入射される。この変調器１４は、本実
施の形態では例えば約８０ＭＨｚの変調処理を施す。こ
の変調器１４に入射されたレーザ光は、変調されること
で周波数がｆ0＋８０ＭＨｚとされる。この変調された
レーザ光は、フォトダイオード１５で検出される。
【００２７】フォトダイオード１５は、これら変調器１
４からのレーザ光と、被測定材料片２からの戻り光とを
検出することで、被測定材料片２の振動速度に比例した
振動周波数の変化（８０＋ｆD）を検出する。ここで、
ｆDは、振動速度に比例し、以下の式で表現される。 ｆD＝２ｖ（ｔ）／λ ここで、ｖは被測定材料片２の単位時間ｔにおける速度
を示し、λはレーザ光の波長を示している。そして、こ
のレーザードップラー振動計５は、被測定材料片２の振
動周波数に対応する振動速度を検出結果として制御部６
に供給する。
４からのレーザ光と、被測定材料片２からの戻り光とを
検出することで、被測定材料片２の振動速度に比例した
振動周波数の変化（８０＋ｆD）を検出する。ここで、
ｆDは、振動速度に比例し、以下の式で表現される。 ｆD＝２ｖ（ｔ）／λ ここで、ｖは被測定材料片２の単位時間ｔにおける速度
を示し、λはレーザ光の波長を示している。そして、こ
のレーザードップラー振動計５は、被測定材料片２の振
動周波数に対応する振動速度を検出結果として制御部６
に供給する。
【００２８】このようなレーザードップラー振動計５で
検出した被測定材料片２の振動は、図４に示すように、
２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲内において、ノイズを検出す
るようなことなく被測定材料片２の振動を検出すること
がわかる。
検出した被測定材料片２の振動は、図４に示すように、
２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲内において、ノイズを検出す
るようなことなく被測定材料片２の振動を検出すること
がわかる。
【００２９】制御部６は、レーザードップラー振動計５
からの検出結果に応じて図５に示すような振動周波数
［Ｈｚ］−ゲイン［ｄＢ］特性を検出する。この制御部
６は、図５のゲインの各ピークにおける振動周波数の値
を被測定材料片２の共振周波数として検出するととも
に、各共振周波数における尖鋭度を検出する。ここで、
共振周波数は、低周波数側のピークから順次１次共振周
波数，２次共振周波数，３次共振周波数，・・・ｎ次共
振周波数と検出する。制御部６は、振動周波数−ゲイン
特性から検出した各共振周波数ｆｎを用いて、下記式１
でヤング率Ｅを演算し、下記式２で損失係数ηを演算す
る。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 （１） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （２） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片２の
密度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎは
ｎ次の共振周波数、Ｔは被測定材料片２の厚さ［ｍ］で
ある。λｎは定数でありｎ＝１，２，３・・・に対して
1.875,4.694,7.855・・・という値を示す。△ｆｎはｎ
次の振動モードにおける半値幅である。
からの検出結果に応じて図５に示すような振動周波数
［Ｈｚ］−ゲイン［ｄＢ］特性を検出する。この制御部
６は、図５のゲインの各ピークにおける振動周波数の値
を被測定材料片２の共振周波数として検出するととも
に、各共振周波数における尖鋭度を検出する。ここで、
共振周波数は、低周波数側のピークから順次１次共振周
波数，２次共振周波数，３次共振周波数，・・・ｎ次共
振周波数と検出する。制御部６は、振動周波数−ゲイン
特性から検出した各共振周波数ｆｎを用いて、下記式１
でヤング率Ｅを演算し、下記式２で損失係数ηを演算す
る。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 （１） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （２） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片２の
密度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎは
ｎ次の共振周波数、Ｔは被測定材料片２の厚さ［ｍ］で
ある。λｎは定数でありｎ＝１，２，３・・・に対して
1.875,4.694,7.855・・・という値を示す。△ｆｎはｎ
次の振動モードにおける半値幅である。
【００３０】なお、図５における振動周波数−ゲイン特
性における被測定材料片２は短冊状に成形されたアルミ
ニウムであり、長軸方向の長さが約５３ｍｍ、厚さが約
０．４９ｍｍ、短軸方向の長さが約５ｍｍ、質量密度が
約２６００kg/m3である。
性における被測定材料片２は短冊状に成形されたアルミ
ニウムであり、長軸方向の長さが約５３ｍｍ、厚さが約
０．４９ｍｍ、短軸方向の長さが約５ｍｍ、質量密度が
約２６００kg/m3である。
【００３１】この図５によれば、１０Ｈｚ〜１００ｋＨ
ｚまでの被測定材料片２の振動が精度良く検出されてい
ることがわかる。
ｚまでの被測定材料片２の振動が精度良く検出されてい
ることがわかる。
【００３２】また、図６に検出した振動に基づいて式１
で算出したヤング率Ｅの周波数特性を示し、図７に検出
した振動に基づいて式２で算出した損失係数ηの周波数
特性を示す。この図６及び図７によれば、１０Ｈｚ〜１
００ｋＨｚまでのヤング率、損失係数の周波数特性が線
形となっているので、精度良く測定されていることがわ
かる。
で算出したヤング率Ｅの周波数特性を示し、図７に検出
した振動に基づいて式２で算出した損失係数ηの周波数
特性を示す。この図６及び図７によれば、１０Ｈｚ〜１
００ｋＨｚまでのヤング率、損失係数の周波数特性が線
形となっているので、精度良く測定されていることがわ
かる。
【００３３】このように構成された材料物性測定装置１
で被測定材料片２のヤング率、損失係数を求めるときに
は、先ず、駆動信号発生部４において制御部６からの制
御信号に応じて積層圧電アクチュエータ３を駆動させる
ための駆動電圧を発生させて、この駆動電圧を積層圧電
アクチュエータ３に供給する。
で被測定材料片２のヤング率、損失係数を求めるときに
は、先ず、駆動信号発生部４において制御部６からの制
御信号に応じて積層圧電アクチュエータ３を駆動させる
ための駆動電圧を発生させて、この駆動電圧を積層圧電
アクチュエータ３に供給する。
【００３４】次に、積層圧電アクチュエータ３では、駆
動信号発生部４からの駆動信号に応じて積層圧電素子を
駆動させ、被測定材料片２の自由端２ｂを振動させる。
このとき、制御部６は、被測定材料片２を振動させるよ
うな制御信号を生成して、被測定材料片２の振動周波数
を制御する。
動信号発生部４からの駆動信号に応じて積層圧電素子を
駆動させ、被測定材料片２の自由端２ｂを振動させる。
このとき、制御部６は、被測定材料片２を振動させるよ
うな制御信号を生成して、被測定材料片２の振動周波数
を制御する。
【００３５】次に、制御部６は、レーザードップラー振
動計５を駆動させるような制御信号を生成出力し、レー
ザードップラー振動計５で被測定材料片２の振動状態を
検出させる。このとき、レーザードップラー振動計５で
は、被測定材料片２からの戻り光を検出することで、被
測定材料片２の振動速度に応じた検出結果を生成して制
御部６に供給する。
動計５を駆動させるような制御信号を生成出力し、レー
ザードップラー振動計５で被測定材料片２の振動状態を
検出させる。このとき、レーザードップラー振動計５で
は、被測定材料片２からの戻り光を検出することで、被
測定材料片２の振動速度に応じた検出結果を生成して制
御部６に供給する。
【００３６】次に、制御部６では、レーザードップラー
振動計５からの検出結果に応じて上述の式１でヤング率
を演算し、式２で損失係数を演算する。なお、制御部６
は、図示しないメモリを備えており、被測定材料片２に
応じた密度ρ［ｋｇ／ｍ3］、振動の有効長Ｌ［ｍ］、
被測定材料片の厚さＴ［ｍ］等のパラメータを格納して
おき、ヤング率及び損失係数の演算時に適宜読み出して
演算を行う。
振動計５からの検出結果に応じて上述の式１でヤング率
を演算し、式２で損失係数を演算する。なお、制御部６
は、図示しないメモリを備えており、被測定材料片２に
応じた密度ρ［ｋｇ／ｍ3］、振動の有効長Ｌ［ｍ］、
被測定材料片の厚さＴ［ｍ］等のパラメータを格納して
おき、ヤング率及び損失係数の演算時に適宜読み出して
演算を行う。
【００３７】このように構成された材料物性測定装置１
は、被測定材料片２を振動させるのに積層圧電アクチュ
エータ３を用いているので、数Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度
の広い周波数帯域においてヤング率及び損失係数の測定
を行うことができる。また、この材料物性測定装置１
は、被測定材料片２の振動を検出するのにレーザードッ
プラー振動計５を用いているので、数Ｈｚ〜１００ｋＨ
ｚ程度の広い周波数帯域においてヤング率及び損失係数
の測定を精度良く行うことができる。
は、被測定材料片２を振動させるのに積層圧電アクチュ
エータ３を用いているので、数Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度
の広い周波数帯域においてヤング率及び損失係数の測定
を行うことができる。また、この材料物性測定装置１
は、被測定材料片２の振動を検出するのにレーザードッ
プラー振動計５を用いているので、数Ｈｚ〜１００ｋＨ
ｚ程度の広い周波数帯域においてヤング率及び損失係数
の測定を精度良く行うことができる。
【００３８】また、この材料物性測定装置１は、レーザ
ードップラー振動計５で被測定材料片２の振動を検出す
るときに、自由端２ｂの短軸方向Ｂにおける中心位置Ｃ
にレーザ光を照射させているので、被測定材料片２にね
じり振動が生じてもねじりを検出するようなことがな
く、精度良く被測定材料片２の振動を検出することがで
きる。
ードップラー振動計５で被測定材料片２の振動を検出す
るときに、自由端２ｂの短軸方向Ｂにおける中心位置Ｃ
にレーザ光を照射させているので、被測定材料片２にね
じり振動が生じてもねじりを検出するようなことがな
く、精度良く被測定材料片２の振動を検出することがで
きる。
【００３９】つぎに、第２の実施の形態に係る材料物性
測定装置３０について説明する。なお、以下の第２の実
施の形態に係る材料物性測定装置３０説明においては、
上述の第１の実施の形態に係る材料物性測定装置１と同
一の部分は同一の符号を付することによりその詳細な説
明を省略する。
測定装置３０について説明する。なお、以下の第２の実
施の形態に係る材料物性測定装置３０説明においては、
上述の第１の実施の形態に係る材料物性測定装置１と同
一の部分は同一の符号を付することによりその詳細な説
明を省略する。
【００４０】この材料物性測定装置３０は、図８に示す
ように、積層圧電アクチュエータ３１と、駆動信号発生
部４と、レーザードップラー振動計５と、制御部３５と
から構成されている。
ように、積層圧電アクチュエータ３１と、駆動信号発生
部４と、レーザードップラー振動計５と、制御部３５と
から構成されている。
【００４１】積層圧電アクチュエータ３１は、積層圧電
素子を備えており、この積層圧電素子に駆動信号発生部
４から駆動電圧が供給される。この積層圧電アクチュエ
ータ３１は、駆動信号発生部４からの駆動電圧に応じて
積層圧電素子が伸縮され、被測定材料片２を振動させ
る。
素子を備えており、この積層圧電素子に駆動信号発生部
４から駆動電圧が供給される。この積層圧電アクチュエ
ータ３１は、駆動信号発生部４からの駆動電圧に応じて
積層圧電素子が伸縮され、被測定材料片２を振動させ
る。
【００４２】この積層圧電アクチュエータ３１は、図９
（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えばステンレス等の
ヤング率が高く損失係数の小さいクランプ用治具３２と
クランプ用ねじ３３とからなるクランプ部３４を備え
る。この積層圧電アクチュエータ３１は、このクランプ
部３４で被測定材料片２の両端部を固定している。この
クランプ部３４は、共振周波数が被測定材料片２の振動
特性を測定する測定周波数より高くなるようになされて
いる。
（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えばステンレス等の
ヤング率が高く損失係数の小さいクランプ用治具３２と
クランプ用ねじ３３とからなるクランプ部３４を備え
る。この積層圧電アクチュエータ３１は、このクランプ
部３４で被測定材料片２の両端部を固定している。この
クランプ部３４は、共振周波数が被測定材料片２の振動
特性を測定する測定周波数より高くなるようになされて
いる。
【００４３】この積層圧電アクチュエータ３１で振動さ
れる被測定材料片２は、図１０に示すように、１次共振
周波数で振動されているときには図１０（ａ）に示すよ
うに変形して振動され、３次，５次，７次共振周波数で
振動されているときにはそれぞれ図１０（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示すように変形して振動される。この
被測定材料片２は、このように共振周波数に応じて振動
時の形状が変形されることで、検出位置における振動速
度が変化されることとなる。
れる被測定材料片２は、図１０に示すように、１次共振
周波数で振動されているときには図１０（ａ）に示すよ
うに変形して振動され、３次，５次，７次共振周波数で
振動されているときにはそれぞれ図１０（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示すように変形して振動される。この
被測定材料片２は、このように共振周波数に応じて振動
時の形状が変形されることで、検出位置における振動速
度が変化されることとなる。
【００４４】なお、この材料物性測定装置３０におい
て、積層圧電アクチュエータ３で両端を固定して被測定
材料片２の振動特性を検出する場合には、奇数次の共振
周波数のみが検出され、偶数次の共振周波数は検出され
ない。
て、積層圧電アクチュエータ３で両端を固定して被測定
材料片２の振動特性を検出する場合には、奇数次の共振
周波数のみが検出され、偶数次の共振周波数は検出され
ない。
【００４５】レーザードップラー振動計５は、上述の第
１の実施の形態に係るものと同様の構成を有するが、光
源１１から出射されたレーザ光を図９（ｂ）に示す被測
定材料片２の中心位置Ｄに照射する点で異なる。
１の実施の形態に係るものと同様の構成を有するが、光
源１１から出射されたレーザ光を図９（ｂ）に示す被測
定材料片２の中心位置Ｄに照射する点で異なる。
【００４６】このような材料物性測定装置３０では、積
層圧電アクチュエータ３で被測定材料片２の両端を固定
し、積層圧電アクチュエータ３で被測定材料片２の中心
位置Ｄにレーザ光を照射するので、図１０に示すよう
に、各共振周波数時の被測定材料片２の中心位置Ｄが常
に正弦波形状における腹の部分となる。
層圧電アクチュエータ３で被測定材料片２の両端を固定
し、積層圧電アクチュエータ３で被測定材料片２の中心
位置Ｄにレーザ光を照射するので、図１０に示すよう
に、各共振周波数時の被測定材料片２の中心位置Ｄが常
に正弦波形状における腹の部分となる。
【００４７】制御部３５は、駆動信号発生部４に積層圧
電アクチュエータ３を駆動させるような制御信号を生成
出力するとともに、レーザードップラー振動計５からの
被測定材料片２の振動周波数に対応する振動速度を検出
結果として入力される。
電アクチュエータ３を駆動させるような制御信号を生成
出力するとともに、レーザードップラー振動計５からの
被測定材料片２の振動周波数に対応する振動速度を検出
結果として入力される。
【００４８】この制御部３５は、供給された検出結果か
ら被測定材料片２の共振周波数及び共振周波数における
尖鋭度を求める。制御部６は、レーザードップラー振動
計５からの検出結果から検出した共振周波数ｆｎを用い
て、下記式５でヤング率Ｅを演算し、下記式６で損失係
数ηを演算する。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 (n=1,3,5,・・・) （５） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （６） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片の密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎはｎ
次の共振周波数、Ｔは被測定材料片の厚さ［ｍ］であ
る。λｎは定数でありｎ＝１，３，５・・・に対して4.
73,10.996,17.279,・・・という値を示す。△ｆｎはｎ
次の振動モードにおける半値幅である。
ら被測定材料片２の共振周波数及び共振周波数における
尖鋭度を求める。制御部６は、レーザードップラー振動
計５からの検出結果から検出した共振周波数ｆｎを用い
て、下記式５でヤング率Ｅを演算し、下記式６で損失係
数ηを演算する。 Ｅ＝48π2ρＬ4ｆｎ2／Ｔ2λｎ4 (n=1,3,5,・・・) （５） η＝（△ｆｎ）／ｆｎ （６） ここで、ｎは共振モードの次数、ρは被測定材料片の密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｌは振動の有効長［ｍ］、ｆｎはｎ
次の共振周波数、Ｔは被測定材料片の厚さ［ｍ］であ
る。λｎは定数でありｎ＝１，３，５・・・に対して4.
73,10.996,17.279,・・・という値を示す。△ｆｎはｎ
次の振動モードにおける半値幅である。
【００４９】つぎに、この材料物性測定装置３０で被測
定材料片２としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）を用いたときのヤング率、損失係数の周波数特性を
図１１及び図１２に示す。図１１は検出した振動に基づ
いて式５で算出したヤング率Ｅの周波数特性を示し、図
１２は検出した振動に基づいて式６で算出した損失係数
ηの周波数特性を示す。この図１１及び図１２によれ
ば、約１Ｈｚ〜約２０ｋＨｚまでのヤング率、損失係数
の周波数特性が線形となっており、精度良く測定されて
いることがわかる。なお、上述の図１１及び図１２に示
した測定におけるＰＥＴの寸法としては、厚さが約０．
１０ｍｍ、短軸方向における長さが約５ｍｍである。
定材料片２としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）を用いたときのヤング率、損失係数の周波数特性を
図１１及び図１２に示す。図１１は検出した振動に基づ
いて式５で算出したヤング率Ｅの周波数特性を示し、図
１２は検出した振動に基づいて式６で算出した損失係数
ηの周波数特性を示す。この図１１及び図１２によれ
ば、約１Ｈｚ〜約２０ｋＨｚまでのヤング率、損失係数
の周波数特性が線形となっており、精度良く測定されて
いることがわかる。なお、上述の図１１及び図１２に示
した測定におけるＰＥＴの寸法としては、厚さが約０．
１０ｍｍ、短軸方向における長さが約５ｍｍである。
【００５０】また、材料物性測定装置３０で被測定材料
片２として主にスピーカ装置等のエッジ材として使用さ
れるＳＢＲ（スチレン-フ゛タシ゛エン-ラハ゛ー）を用いたときのヤン
グ率、損失係数の周波数特性を図１３及び図１４に示
す。図１３は検出した振動に基づいて式３で算出したヤ
ング率Ｅの周波数特性を示し、図１４は検出した振動に
基づいて式４で算出した損失係数ηの周波数特性を示
す。この図１３及び図１４によれば、約２００Ｈｚ〜約
１０ｋＨｚまでのヤング率、損失係数の周波数特性が線
形となっており、精度良く測定されていることがわか
る。なお、上述の図１３から図１４に示した測定におけ
るＳＢＲの寸法としては、厚さが約０．４０ｍｍ、短軸
方向における長さが約５ｍｍである。
片２として主にスピーカ装置等のエッジ材として使用さ
れるＳＢＲ（スチレン-フ゛タシ゛エン-ラハ゛ー）を用いたときのヤン
グ率、損失係数の周波数特性を図１３及び図１４に示
す。図１３は検出した振動に基づいて式３で算出したヤ
ング率Ｅの周波数特性を示し、図１４は検出した振動に
基づいて式４で算出した損失係数ηの周波数特性を示
す。この図１３及び図１４によれば、約２００Ｈｚ〜約
１０ｋＨｚまでのヤング率、損失係数の周波数特性が線
形となっており、精度良く測定されていることがわか
る。なお、上述の図１３から図１４に示した測定におけ
るＳＢＲの寸法としては、厚さが約０．４０ｍｍ、短軸
方向における長さが約５ｍｍである。
【００５１】したがって、このような材料物性測定装置
３０によれば、積層圧電アクチュエータ３により被測定
材料片２の両端を固定して振動させ、レーザードップラ
ー振動計５により被測定材料片２の中心位置Ｄにレーザ
光を照射させて被測定材料片２の振動を検出しているの
で、上述のＰＥＴやＳＢＲのように柔らかい材料であっ
ても振動を検出することができ、高い精度でヤング率、
損失係数を求めることができる。
３０によれば、積層圧電アクチュエータ３により被測定
材料片２の両端を固定して振動させ、レーザードップラ
ー振動計５により被測定材料片２の中心位置Ｄにレーザ
光を照射させて被測定材料片２の振動を検出しているの
で、上述のＰＥＴやＳＢＲのように柔らかい材料であっ
ても振動を検出することができ、高い精度でヤング率、
損失係数を求めることができる。
【００５２】また、この材料物性測定装置３０では、被
測定材料片２の中心位置Ｄにレーザ光を照射して被測定
材料片２の振動を検出しているので、被測定材料片２に
ねじれ振動が生じても、ねじれによるノイズを検出する
ようなことがない。
測定材料片２の中心位置Ｄにレーザ光を照射して被測定
材料片２の振動を検出しているので、被測定材料片２に
ねじれ振動が生じても、ねじれによるノイズを検出する
ようなことがない。
【００５３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る材料物性測定装置は、被測定物を固定するとともに被
測定物を振動させる積層圧電素子を有する固定振動手段
と、固定振動手段で振動されている被測定物にレーザ光
を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の振動を検
出する振動検出手段とを備えているので、数Ｈｚ〜１０
０ｋＨｚ程度まで被測定物を振動させることができ、さ
らに振動させた被測定物の振動を精度良く検出すること
ができ、被測定物のヤング率及び損失係数を求めること
ができる。
る材料物性測定装置は、被測定物を固定するとともに被
測定物を振動させる積層圧電素子を有する固定振動手段
と、固定振動手段で振動されている被測定物にレーザ光
を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の振動を検
出する振動検出手段とを備えているので、数Ｈｚ〜１０
０ｋＨｚ程度まで被測定物を振動させることができ、さ
らに振動させた被測定物の振動を精度良く検出すること
ができ、被測定物のヤング率及び損失係数を求めること
ができる。
【００５４】また、この材料物性測定装置によれば、例
えば短冊状に成形された被測定物の両端を固定振動手段
により固定して振動させ、振動検出手段で振動を検出す
ることで、非常に柔らかい材料であっても精度良く振動
を検出することができる。
えば短冊状に成形された被測定物の両端を固定振動手段
により固定して振動させ、振動検出手段で振動を検出す
ることで、非常に柔らかい材料であっても精度良く振動
を検出することができる。
【図１】第１の実施の形態に係る材料物性測定装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る材料物性測定装置で被
測定材料片を振動させたときの各共振周波数における形
状を示す図である。
測定材料片を振動させたときの各共振周波数における形
状を示す図である。
【図３】レーザードップラー振動計の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】レーザードップラー振動計により検出した振動
周波数−ゲイン特性を示す図である。
周波数−ゲイン特性を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る材料物性測定装置で検
出した振動周波数−ゲイン特性を示す図である。
出した振動周波数−ゲイン特性を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る材料物性測定装置で求
めたヤング率の周波数特性を示す図である。
めたヤング率の周波数特性を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る材料物性測定装置で求
めた損失係数の周波数特性を示す図である。
めた損失係数の周波数特性を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図９】クランプ部で被測定材料片の両端を固定する一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置で
被測定材料片を振動させたときの各共振周波数における
の形状を示す図である。
被測定材料片を振動させたときの各共振周波数における
の形状を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置で
求めたＰＥＴのヤング率の周波数特性を示す図である。
求めたＰＥＴのヤング率の周波数特性を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置で
求めたＰＥＴの損失係数の周波数特性を示す図である。
求めたＰＥＴの損失係数の周波数特性を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置で
求めたＳＢＲのヤング率の周波数特性を示す図である。
求めたＳＢＲのヤング率の周波数特性を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る材料物性測定装置で
求めたＳＢＲの損失係数の周波数特性を示す図である。
求めたＳＢＲの損失係数の周波数特性を示す図である。
【図１５】単層構造の被測定材料片の一例を示す図であ
る。
る。
【図１６】２層構造の被測定材料片の一例を示す図であ
る。
る。
【図１７】被測定材料片が磁性体であるときの従来の電
磁式材料物性測定装置を示す図である。
磁式材料物性測定装置を示す図である。
【図１８】被測定材料片が非磁性体であるときの従来の
電磁式材料物性測定装置を示す図である。
電磁式材料物性測定装置を示す図である。
【図１９】静電ピックアップを用いた従来の材料物性測
定装置を示す図である。
定装置を示す図である。
【図２０】図１９に示した従来の材料物性測定装置で検
出した振動周波数−ゲイン特性を示す図である。
出した振動周波数−ゲイン特性を示す図である。
１，３０ 材料物性測定装置、２ 被測定材料片、３，
３１ 積層圧電アクチュエータ、４ 駆動信号発生部、
５ レーザードップラー振動計、６，３５ 制御部
３１ 積層圧電アクチュエータ、４ 駆動信号発生部、
５ レーザードップラー振動計、６，３５ 制御部
Claims (7)
- 【請求項１】 被測定物を固定するとともに被測定物を
振動させる積層圧電素子を有する固定振動手段と、 上記固定振動手段で振動されている被測定物にレーザ光
を照射し、ドップラー効果を用いて被測定物の振動を検
出する振動検出手段と、 上記振動検出手段からの検出結果を用いて、被測定物の
ヤング率及び損失係数を演算する演算手段とを備えるこ
とを特徴とする材料物性測定装置。 - 【請求項２】 上記固定振動手段は、短冊状に成形され
た被測定物の長軸方向における片端を固定して振動させ
ることを特徴とする請求項１記載の材料物性測定装置。 - 【請求項３】 上記振動検出手段は、被測定物の固定さ
れてない片端の短軸方向における略中心位置にレーザ光
を照射して被測定物の振動を検出することを特徴とする
請求項２記載の材料物性測定装置。 - 【請求項４】 上記固定振動手段は、短冊状に成形され
た被測定物の長軸方向における両端を固定して振動させ
ることを特徴とする請求項１記載の材料物性測定装置。 - 【請求項５】 上記振動検出手段は、被測定物の長軸方
向及び短軸方向における中心位置にレーザ光を照射して
被測定物の振動を検出することを特徴とする請求項４記
載の材料物性測定装置。 - 【請求項６】 上記固定振動手段が被測定物を所定の周
波数で振動させる駆動信号を生成する信号発生手段を備
え、 上記固定振動手段は、上記信号発生手段で上記所定の周
波数の２乗に反比例された駆動電圧が供給されることで
被測定物を振動させることを特徴とする請求項１記載の
材料物性測定装置。 - 【請求項７】 上記演算手段は、上記信号発生手段で上
記所定の周波数の２乗に反比例された駆動電圧を供給し
て被測定物を所定の周波数で振動させたときには上記振
動検出手段からの検出結果を周波数の２乗で除算処理し
て、被測定物のヤング率及び損失係数を演算することを
特徴とする請求項１記載の材料物性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02358698A JP3785785B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 材料物性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02358698A JP3785785B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 材料物性測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223623A true JPH11223623A (ja) | 1999-08-17 |
| JP3785785B2 JP3785785B2 (ja) | 2006-06-14 |
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ID=12114695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02358698A Expired - Fee Related JP3785785B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 材料物性測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3785785B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012100040A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Nec Corp | 発振装置および電子機器 |
| CN103983691A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-13 | 西北工业大学 | 一种材料损耗因子测量的方法 |
| CN107078081A (zh) * | 2014-12-26 | 2017-08-18 | 艾克塞利斯科技公司 | 基于振动或声学特性分析的晶片夹持检测 |
| WO2018185976A1 (ja) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | 横浜ゴム株式会社 | ゴム部材の耐衝撃性評価方法 |
| JP2020510837A (ja) * | 2017-03-16 | 2020-04-09 | 東北大学Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | 非破壊のレーザー走査による繊維強化複合材料パラメータ同定の方法及び装置 |
| JP2020528135A (ja) * | 2018-06-05 | 2020-09-17 | 東北大学Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | 複合材料の軸引張・圧縮、曲げ、ねじり、振動の総合性能試験台 |
-
1998
- 1998-02-04 JP JP02358698A patent/JP3785785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2018503070A (ja) * | 2014-12-26 | 2018-02-01 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | 振動特性または音響特性の解析に基づくウェハのクランプ検出 |
| JP2020510837A (ja) * | 2017-03-16 | 2020-04-09 | 東北大学Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | 非破壊のレーザー走査による繊維強化複合材料パラメータ同定の方法及び装置 |
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| US11156536B2 (en) | 2017-04-05 | 2021-10-26 | The Yokohama Ruber Co., Ltd. | Method for evaluating shock resistance of rubber member |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3785785B2 (ja) | 2006-06-14 |
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