JPS60205358A - 異方性測定方法 - Google Patents
異方性測定方法Info
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- JPS60205358A JPS60205358A JP59064388A JP6438884A JPS60205358A JP S60205358 A JPS60205358 A JP S60205358A JP 59064388 A JP59064388 A JP 59064388A JP 6438884 A JP6438884 A JP 6438884A JP S60205358 A JPS60205358 A JP S60205358A
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- Japan
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- anisotropy
- plate
- circuit
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- 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
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- 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
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は導電性金属の異方性を測定する方法に関する。
集合組織を有する鋼板等は弾性的に異方性を示し、綱板
等に作用する応力の方向によりその耐久力が異なり、そ
の使用方向に制約を受ける場合がある。
等に作用する応力の方向によりその耐久力が異なり、そ
の使用方向に制約を受ける場合がある。
このような猪合組織の測定方法としては、Ｘ線回折によ
る方法、超音波の音速化を伝播時間の差によりめる方法
等が提案されている。
る方法、超音波の音速化を伝播時間の差によりめる方法
等が提案されている。
前者の方法による場合には、鋼材の表面部の集合組織し
か測定できず、また測定に際して表面を電解研磨する必
要があるため、鋼材内部の集合組織を測定する場合には
拭＃１切出し、研磨等の試料調整に長時間を要し、この
ため迅速な測定ができないという欠点があった。
か測定できず、また測定に際して表面を電解研磨する必
要があるため、鋼材内部の集合組織を測定する場合には
拭＃１切出し、研磨等の試料調整に長時間を要し、この
ため迅速な測定ができないという欠点があった。
また後者の方法は、超音波伝播の異方性を利用したもの
であって、例えば鋼板の場合には圧延方向２幅方向に夫
々偏波した横波超音波を各１回伝播させてその音速比に
基づき測定するものであり、このため横波を伝播させる
にはＹカット振動子を直接鋼材に接触させるか或いは粘
性の高い特殊な接触媒質を必要とし、測定効率上問題が
あった。
であって、例えば鋼板の場合には圧延方向２幅方向に夫
々偏波した横波超音波を各１回伝播させてその音速比に
基づき測定するものであり、このため横波を伝播させる
にはＹカット振動子を直接鋼材に接触させるか或いは粘
性の高い特殊な接触媒質を必要とし、測定効率上問題が
あった。
更に、後省の方法を簡便にした方法としては特開昭５８
−１８０！１１２３号に提案された方法がある。これは
電磁超音波探触子を使用して、例えば鋼板の異方性を測
定する場合偏波方向を圧延方向と幅方向との中間の方向
にして横波超音波を伝播させて、ブラウン管上に現われ
る圧延方向１幅方向の２方向でのエコーの時間差よりめ
る方法である。しかしながらこの方法による場合にも前
記問題の他に次の２つの欠点があった。
−１８０！１１２３号に提案された方法がある。これは
電磁超音波探触子を使用して、例えば鋼板の異方性を測
定する場合偏波方向を圧延方向と幅方向との中間の方向
にして横波超音波を伝播させて、ブラウン管上に現われ
る圧延方向１幅方向の２方向でのエコーの時間差よりめ
る方法である。しかしながらこの方法による場合にも前
記問題の他に次の２つの欠点があった。
その１つとしては、偏波方向が直線的な横波を発生する
電磁超音波探触子はその検出感度が低く、このため電磁
超音波探触子と試料との間隔が増加すると十分な感度が
得られないことである。これを詳述すれば一方向偏波の
横波を発生させるには垂直な磁場がかかった試料表面部
分にこの偏波方向と直交するように渦電流を発生させる
必要があり、このためその他の方向へ向けて発生する横
波を抑制するには、余分な渦電流を磁場外に流れるよう
にしなければならないという欠点がある。
電磁超音波探触子はその検出感度が低く、このため電磁
超音波探触子と試料との間隔が増加すると十分な感度が
得られないことである。これを詳述すれば一方向偏波の
横波を発生させるには垂直な磁場がかかった試料表面部
分にこの偏波方向と直交するように渦電流を発生させる
必要があり、このためその他の方向へ向けて発生する横
波を抑制するには、余分な渦電流を磁場外に流れるよう
にしなければならないという欠点がある。
もう１つの欠点としては、この方法が直交する２方向か
らのエコーの時間差より異方性をめるものであり、２方
向からのエコーが非常に接近して分離でき難い場合、即
ち材料の異方性が小さい場合には適用できず、このよう
な場合には１方向づつ個別に測定を行う必要があり、結
果的には従来の超音波の音速比を伝播時間の差よりめる
方法と何ら異ならず２回測定する必要があると言う欠点
があった。
らのエコーの時間差より異方性をめるものであり、２方
向からのエコーが非常に接近して分離でき難い場合、即
ち材料の異方性が小さい場合には適用できず、このよう
な場合には１方向づつ個別に測定を行う必要があり、結
果的には従来の超音波の音速比を伝播時間の差よりめる
方法と何ら異ならず２回測定する必要があると言う欠点
があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは被検査材に直接接触させ或いは接触
触質を用いる必要がなく、また被検査材深部での測定が
でき、更に異方性が小さい場合にあっても精度よ（測定
できる異方性測定方法を提供するにある。
目的とするところは被検査材に直接接触させ或いは接触
触質を用いる必要がなく、また被検査材深部での測定が
でき、更に異方性が小さい場合にあっても精度よ（測定
できる異方性測定方法を提供するにある。
本発明に係る異方性測定方法は、渦巻状の送信コイルを
用い、電磁超音波法にて被検査材中に径方向偏波の横波
超音波を裏面側から伝播せしめ、裏面側からの反射波を
送信コイルと同心の渦巻状受信コイルにて電磁超音波法
で受信し、受信した反射波信号を周波数分析して周波数
分布をめ、この分布に基づき被検査材の異方性を測定す
ることを特徴とする。
用い、電磁超音波法にて被検査材中に径方向偏波の横波
超音波を裏面側から伝播せしめ、裏面側からの反射波を
送信コイルと同心の渦巻状受信コイルにて電磁超音波法
で受信し、受信した反射波信号を周波数分析して周波数
分布をめ、この分布に基づき被検査材の異方性を測定す
ることを特徴とする。
次に本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は電磁
超音波発生検出部１の底面の模式図である。
超音波発生検出部１の底面の模式図である。
図中１は電磁超音波発生検出部を示しており、電磁超音
波発生検出部１は励磁コイル３にて綱板Ｐを直流磁化す
ると共に送受信コイル４にパルス電流を通流することに
より鋼板Ｐ内に横波超音波を生ぜしめるものであり、全
体として上側が閉鎖された円筒状をなし、その軸心と鋼
板Ｐの表面とが直交するように設けられている。鋼板Ｐ
は電磁超音波発生検出部１の下面側に対向してその圧延
方向へ移動されている。
波発生検出部１は励磁コイル３にて綱板Ｐを直流磁化す
ると共に送受信コイル４にパルス電流を通流することに
より鋼板Ｐ内に横波超音波を生ぜしめるものであり、全
体として上側が閉鎖された円筒状をなし、その軸心と鋼
板Ｐの表面とが直交するように設けられている。鋼板Ｐ
は電磁超音波発生検出部１の下面側に対向してその圧延
方向へ移動されている。
電磁超音波発生検出部１は次のような構成としている。
即ち、鉄心２は抽伸に円柱状のコア１０を有した円筒形
をなし、コア１０に励磁コイル３が巻着されており、コ
ア１０端面には渦巻状の送受信コイル４がその軸心を鋼
板表面に直交する方向にして配置されている。
をなし、コア１０に励磁コイル３が巻着されており、コ
ア１０端面には渦巻状の送受信コイル４がその軸心を鋼
板表面に直交する方向にして配置されている。
このように構成された電磁超音波発生検出部ｌのうち励
磁コイル３には図示しない直流電源が接続されており、
また送受信コイル４にはパルス電流発生回路５及び増幅
器７が接続されている。
磁コイル３には図示しない直流電源が接続されており、
また送受信コイル４にはパルス電流発生回路５及び増幅
器７が接続されている。
励磁コイル３に直流電流を通流せしめると励磁コイル３
に臨む鋼板には表面に直交する方向の直流磁界が与えら
れる。一方同期パルス発生回路６からのトリガー信号に
基づきパルス電流発生回路５はパルス電流を発し、これ
を送受信コイル４に通流することにより鋼板Ｐにて励磁
コイル３の半径方向の磁束が変化し、この磁束変化に伴
って鋼板２表面に渦電流が発生する。この渦電流と前記
磁界とによるローレンツ力にて鋼板２表面に平行な方向
に変化する歪（フレミングの左手の法則）が発生し、該
歪は鋼板Ｐの表面にて励磁コイル３の径方向に振動しな
がら鋼板２表面に垂直な方向に伝播する。即ち鋼板２表
面から径方向偏波の横波超音波が発生する。この超音波
は鋼板Ｐに集合組織が有るので、この組織の音速異方性
のため鋼板Ｐの圧延方向（Ｌ方向）に撮動する波と鋼板
Ｐの幅方向（Ｃ方向）に振動する波の２つの振動成分を
伴って鋼板Ｐの厚み方向に伝播する（なお集合組織がな
い場合には１つの振動成分のみが伝播する）。この超音
波は鋼板Ｐの裏面で反射し、この反射超音波は表面に到
達し、前述と逆の過程（フレミングの右手の法則）によ
り渦電流を発生し送受信コイル４で渦電流により発生す
る誘起電圧として検出される。検出された信号は増幅器
７へ与えられてここで増幅され、増幅された信号はゲー
ト回路８へ送られる。上記ゲート回路８には同期パルス
発生回路６からのトリガー信号が与えられており、これ
によりゲート回路８は所定時間経過後、所定時間ゲート
を開き、増幅器７からの入力信号を周波数分析器９へ与
える。
に臨む鋼板には表面に直交する方向の直流磁界が与えら
れる。一方同期パルス発生回路６からのトリガー信号に
基づきパルス電流発生回路５はパルス電流を発し、これ
を送受信コイル４に通流することにより鋼板Ｐにて励磁
コイル３の半径方向の磁束が変化し、この磁束変化に伴
って鋼板２表面に渦電流が発生する。この渦電流と前記
磁界とによるローレンツ力にて鋼板２表面に平行な方向
に変化する歪（フレミングの左手の法則）が発生し、該
歪は鋼板Ｐの表面にて励磁コイル３の径方向に振動しな
がら鋼板２表面に垂直な方向に伝播する。即ち鋼板２表
面から径方向偏波の横波超音波が発生する。この超音波
は鋼板Ｐに集合組織が有るので、この組織の音速異方性
のため鋼板Ｐの圧延方向（Ｌ方向）に撮動する波と鋼板
Ｐの幅方向（Ｃ方向）に振動する波の２つの振動成分を
伴って鋼板Ｐの厚み方向に伝播する（なお集合組織がな
い場合には１つの振動成分のみが伝播する）。この超音
波は鋼板Ｐの裏面で反射し、この反射超音波は表面に到
達し、前述と逆の過程（フレミングの右手の法則）によ
り渦電流を発生し送受信コイル４で渦電流により発生す
る誘起電圧として検出される。検出された信号は増幅器
７へ与えられてここで増幅され、増幅された信号はゲー
ト回路８へ送られる。上記ゲート回路８には同期パルス
発生回路６からのトリガー信号が与えられており、これ
によりゲート回路８は所定時間経過後、所定時間ゲート
を開き、増幅器７からの入力信号を周波数分析器９へ与
える。
そして送受信コイル４にて、例えば送受信コイル４の半
径方向に振動するように発生させた横波超音波のｎ回目
の反射波を検出した場合には、２方向の偏波成分、即ち
Ｌ方向５ Ｃ方向の音速をν１５ｖｃ （ｖｃ ＞ ｖ
ｌ）とすると、その時間差Δｔは下記ｉｌ１式にて表さ
れる。
径方向に振動するように発生させた横波超音波のｎ回目
の反射波を検出した場合には、２方向の偏波成分、即ち
Ｌ方向５ Ｃ方向の音速をν１５ｖｃ （ｖｃ ＞ ｖ
ｌ）とすると、その時間差Δｔは下記ｉｌ１式にて表さ
れる。
Δｔ−２ｎＴ／ ｖｌ−２ｎＴ／ｖｃ
−２ｎＴ／ ｖｌ （ｖｃ ／ ｖｌ−１）−（Ｉｔ但
し、Ｔ：鋼板Ｐの厚み つまり受信信号としては、Δｔだけ時間がずれた波が合
成されて受信されていることになる。
し、Ｔ：鋼板Ｐの厚み つまり受信信号としては、Δｔだけ時間がずれた波が合
成されて受信されていることになる。
そうすると、周波数分析器９の周波数分析結果は周波数
Δｆ毎にピークをもつ分布となり、従って次の（２）式
が成立する。
Δｆ毎にピークをもつ分布となり、従って次の（２）式
が成立する。
Δｔ−１／Δｆ ・・・（２）
つまり、（２１式のΔＣを測定することによってΔｔが
測定できることになる。そしてこのΔｔが測定されれば
、ｖｃは殆ど変化しないので（１）式よりｖ（／ν２即
ら異方性をめることができる。つまりｖ（／ ｖｌ値と
異方性との関係を予めめた検量線よりｖｃ／ｖＪ（直、
即ち異方性を測定できる。
測定できることになる。そしてこのΔｔが測定されれば
、ｖｃは殆ど変化しないので（１）式よりｖ（／ν２即
ら異方性をめることができる。つまりｖ（／ ｖｌ値と
異方性との関係を予めめた検量線よりｖｃ／ｖＪ（直、
即ち異方性を測定できる。
なお上記説明では１つのコイルを送受信用としているが
、本発明は送受信コイルと受信用コイルとを各別にした
構成としてもよい。また鋼板Ｐを直流磁化する装置とし
ては前述の如き電磁石に限らず永久磁石を用いてもよい
ことは勿論である。
、本発明は送受信コイルと受信用コイルとを各別にした
構成としてもよい。また鋼板Ｐを直流磁化する装置とし
ては前述の如き電磁石に限らず永久磁石を用いてもよい
ことは勿論である。
更に鋼板Ｐの異方性を測定する場合を示したが、本発明
は導電性金属一般に適用できる。
は導電性金属一般に適用できる。
以下実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
ｖｃ／νｚ−１，０２の異方性を有するように圧延した
厚みが２０ｍの厚板に対し、本発明により異方性測定を
実施した。測定条件としては中心周波数が４ Ｍ ｌｌ
ｚ、波形が第３図に示すものを使用した。なおＶＣにつ
いては別にＣ方向のみの測定を行い、そのときの値は３
２００ｍ／秒であった。
厚みが２０ｍの厚板に対し、本発明により異方性測定を
実施した。測定条件としては中心周波数が４ Ｍ ｌｌ
ｚ、波形が第３図に示すものを使用した。なおＶＣにつ
いては別にＣ方向のみの測定を行い、そのときの値は３
２００ｍ／秒であった。
第１表はそのときの１．２，３．４回目の反射波での各
測定結果を示している。
測定結果を示している。
第１表
この表より４回目の反射波検出の場合であって４−ａｔ
が僅か１マイクロ秒であることがわかる。
が僅か１マイクロ秒であることがわかる。
この場合に例えば特開昭５８−１８０９２３号の方法に
より測定するときはこのような短い時間ずれた２つの反
射波をブラウン管上にて分離できず、このため正確にΔ
ｔを測定できないが、本発明による場合には第４図に示
すように周波数分布にて４ＭＩＩｚを中心に２ Ｍ ｌ
ｌｚ毎に山が表されるので、山間隔成いは谷間隔よりΔ
ｆを読みとり、（２）式よりΔｔをめてこのΔｔにより
１１１式からｖｃ／ν１．ｆｌＩち異方性を正確に知る
ことができる。
より測定するときはこのような短い時間ずれた２つの反
射波をブラウン管上にて分離できず、このため正確にΔ
ｔを測定できないが、本発明による場合には第４図に示
すように周波数分布にて４ＭＩＩｚを中心に２ Ｍ ｌ
ｌｚ毎に山が表されるので、山間隔成いは谷間隔よりΔ
ｆを読みとり、（２）式よりΔｔをめてこのΔｔにより
１１１式からｖｃ／ν１．ｆｌＩち異方性を正確に知る
ことができる。
以上詳述した如く本発明による場合は電磁超音波探触子
を使用するので被検査材へ直接接触させる必要がなく、
又接触触質を使用しなくて済み、また周波数分布に基づ
き異方性を測定するので異方性が小さい場合であっても
正確に異方性を測定でき、更に被検査材深部を測定でき
る等、本発明は優れた効果を奏する。
を使用するので被検査材へ直接接触させる必要がなく、
又接触触質を使用しなくて済み、また周波数分布に基づ
き異方性を測定するので異方性が小さい場合であっても
正確に異方性を測定でき、更に被検査材深部を測定でき
る等、本発明は優れた効果を奏する。
第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は電磁
超音波発生部の底面の模式図、第３図は本発明に使用す
る波形図、第４図は周波数分布を示すグラフである。 １・・・電磁超音波発生検出部 ２・・・鉄心 ３・・
・励磁コイル ４・・・送受信コイル ９・・・周波数
分析器時 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人
弁理士 河 野 登 夫
超音波発生部の底面の模式図、第３図は本発明に使用す
る波形図、第４図は周波数分布を示すグラフである。 １・・・電磁超音波発生検出部 ２・・・鉄心 ３・・
・励磁コイル ４・・・送受信コイル ９・・・周波数
分析器時 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人
弁理士 河 野 登 夫
Claims (1)
- １、渦巻状の送信コイルを用い、電磁超音波法にて被検
査材中に径方向偏波の横波超音波を表面側から伝播せし
め、裏面側からの反射波を送信コイルと同心の渦巻状受
信コイルにて電磁超音波法で受信し、受信した反射波信
号を周波数分析して周波数分布をめ、この分布に基づき
被検査Ｈの異方性を測定することを特徴とする異方性測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064388A JPS60205358A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異方性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59064388A JPS60205358A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異方性測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205358A true JPS60205358A (ja) | 1985-10-16 |
Family
ID=13256885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59064388A Pending JPS60205358A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 異方性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205358A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01163653A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-27 | Babcock Hitachi Kk | 電磁超音波探傷方法 |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP59064388A patent/JPS60205358A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01163653A (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-27 | Babcock Hitachi Kk | 電磁超音波探傷方法 |
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