KR101858861B1 - 강판의 결정 입경 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박판에서도 충분히 긴 초음파 전파 거리의 확보가 가능한 표면파(Rayleigh wave)의 감쇠계수를 이용한 강판의 결정 입경 측정 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치는 강판의 일 지점으로 초음파를 인가하는 초음파 발생부, 상기 강판의 일 지점에서 각각 서로 다른 거리로 이격된 두 지점에서 전파된 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 상기 두 지점에 전파된 초음파의 세기와 상기 두 지점 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 상기 강판의 평균 결정 입경을 산출하는 결정 입경 계산부를 포함할 수 있으며, 표면 반사도나 표면 거칠기 등 표면특성 변화에 무관하게 감쇠 계수를 산출할 수 있는 효과가 있다.

Description

강판의 결정 입경 측정 장치{MEASURING APPARATUS FOR GRAIN SIZE OF STEEL SHEET}
본 발명은 강판의 결정 입경 측정 장치에 관한 것이다.
비파괴 검사 분야에서 금속의 결정 입경(Grain Size)은 통상 초음파 감쇠계수를 이용하여 측정한다. 이는 금속과 같이 결정립들로 구성된 물질 내부를 초음파가 전파할 때 결정립 경계면(Grain Boundary)에서 초음파의 산란이 발생하므로 초음파 진폭의 감쇠가 발생하며 초음파의 감쇠 정도는 결정립의 크기와 상관 관계가 있기 때문이다.
제철소에서 생산 중인 강판은 제품에 따라 다양한 두께를 갖는다. 이 중 전기 강판의 경우 두께가 0.2~0.3mm 정도로 매우 얇다. 초음파를 이용한 결정입경 측정 시 통상 강판 면에 대해 수직 방향으로 전파하는 종파가 주로 이용된다.
즉, 강판 내부에서 두께 방향으로 다중 반사하는 초음파로부터 일련의 순차적인 신호를 측정한 후 전파 거리에 따른 신호 세기의 변화를 이용하여 감쇠계수를 산출하고 일정한 상관식을 이용하여 결정입경을 구한다.
이와 같은 초음파 감쇠계수를 이용한 결정입경 측정의 신뢰도를 높이기 위해서는 초음파 전파 경로 상에 많은 수의 결정립이 존재하여야 한다. 초음파 감쇠는 물질에 의한 초음파의 흡수, 확산(Divergence), 결정립 경계면에서의 산란 등에 의해 발생한다. 만약 초음파 경로 상에 존재하는 결정립의 수가 적을 경우 결정립 경계면에서의 산란에 의한 초음파 감쇠가 흡수나 확산과 같은 다른 영향에 의한 감쇠에 비해 상대적으로 작아서 전체 감쇠계수로부터 신뢰성 있는 결정입경 산출이 어렵기 때문이다.
그러나, 강판의 두께가 얇을수록 파장이 짧은 고주파의 초음파를 이용하여야 하나 이는 비용 및 제품의 부피로 인해 생산 현장에서 적용하기 여려운 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 제1995-092141호 일본 공개특허공보 제1996-075713호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면파를 이용하여 박판에서도 충분히 긴 초음파 전파 거리의 확보가 가능한 표면파(Rayleigh wave)의 감쇠계수를 이용한 강판의 결정 입경 측정 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치는 강판의 일 지점으로 초음파를 인가하는 초음파 발생부, 상기 강판의 일 지점에서 각각 서로 다른 거리로 이격된 두 지점에서 전파된 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 상기 두 지점에 전파된 초음파의 세기와 상기 두 지점 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 상기 강판의 평균 결정 입경을 산출하는 결정 입경 계산부를 포함할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치는 강판의 둘의 발생 지점에 각각 초음파를 인가하는 초음파 발생부, 상기 강판의 둘의 발생 지점 사이에 위치한 둘의 수신 지점에서 전파된 초음파를 수신하는 초음파 수신부, 상기 둘의 수신 지점에 전파된 초음파의 세기와 상기 두 지점 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 상기 강판의 평균 결정 입경을 산출하는 결정 입경 계산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강판의 두께가 얇아도 신뢰성 있는 결정입경의 산출이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치에 의해 강판의 한 지점에서 직선형 레이저 펄스에 의해 발생된 표면파의 전파거리에 따른 세기 측정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치에 의해 강판의 두 지점에서 직선형 레이저 펄스에 의해 발생된 표면파의 전파거리에 따른 세기 측정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 표면파의 전파 거리에 따른 세기 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치는 초음파 발생부, 초음파 수신부 및 결정 입경 계산부를 포함할 수 있다.
상기 초음파 발생부는 강판(1)의 표면의 일 지점에 초음파를 인가할 수 있다.
상기 초음파 발생부는 펄스 레이저를 이용하여 강판(1)의 표면의 일 지점(G1)에 초음파를 인가할 수 있다.
예를 들어, 상기 초음파 발생부는 펄스 레이져(4), 펄스 레이져(4)로부터 발생된 레이져 펄스를 반사시키는 전반사 거울(7), 반사된 레이져 펄스를 강판(1)의 일 지점(G1)으로 집광시키는 펄스 집광 헤드(8)를 포함할 수 있다.
상기 초음파 수신부는 강판(1)의 표면의 일 지점(G1)으로부터 일정 거리로 이격된 둘의 지점(D1,D2)로 전파된 초음파의 표면파(Rayleigh wave)를 수신할 수 있다.
초음파가 발생되는 일 지점(G1)과 표면파를 수신하는 둘의 지점(D1,D2)는 일 직선상에 위치할 수 있다.
상기 초음파 수신부는 둘의 지점(D1,D2)에 전파된 표면파를 수신하기 위해, 표면파를 수신하는 레이져 빔 송수신 헤드(13,14), 수신된 레이져를 상기 결정 입경 계산부에 전송하는 광섬유를 포함할 수 있다.
상기 결정 입경 계산부는 둘의 지점(D1,D2)에 전파된 초음파의 세기와 둘의 지점(D1,D2) 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 강판(1)의 평균 결정 입경을 산출할 수 있으며, 이를 위해 측정용 레이져 및 간섭계(10)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치에 의해 강판의 한 지점에서 직선형 레이저 펄스에 의해 발생된 표면파의 전파거리에 따른 세기 측정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 강판(1) 표면의 한 지점(G)에 레이저 펄스가 입사하였을 때 강판의 두께방향으로 부피 음파(종파 및 횡파)가 전파하며 강판의 표면을 따라 표면파(Rayleigh wave)도 전파한다. Rayleigh wave는 강판의 두께(T)가 표면파의 파장(l)보다 클 때 발생할 수 있는 표면파의 한 종류이다.
T(강판의 두께) > l(표면파의 파장) = VR/f (수식 1)
상기한 수식 2에서 VR은 Rayleigh wave 속도, f는 Rayleigh wave 주파수이다.
예를 들어 두께 0.2mm의 전기 강판의 경우 Rayleigh wave가 발진하기 위해서는 파장이 0.2mm 보다 짧아야 하므로 주파수는 다음과 같다.
Figure 112016126450548-pat00001
(수식 2)
즉, 초음파 주파수가 15MHz 이상이며 0.2mm 두께의 강판에서 Rayleigh wave를 발진시킬 수 있다.
Rayleigh wave는 부피 음파(종파, 횡파)가 물질의 경계면, 즉 강판의 표면에서 서로 결합하여 형성되는 표면파의 일종이다. 따라서 Rayleigh wave도 감쇠 현상을 갖는다. 따라서 강판(1) 표면 상의 두 지점(D1, D2)에서 측정된 초음파의 세기와 두 지점 간의 거리(DL)을 알면 감쇠 계수의 측정이 가능하고 측정된 감쇠 계수와 일정한 검량선을 이용하여 평균 결정입경을 산출할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이 초음파 발진지점(G)으로 부터 일정한 거리에 있는 두 지점(D1, D2)에서 표면파를 측정하면 표면파 감쇠계수 산출이 가능하다. 이 때 두 측정 지점(D1, D2) 사이에 충분한 수의 결정입경이 포함되도록 두 측정 지점이 충분한 거리를 갖도록 하여 평균 결정입경 측정 정도를 향상시킬 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이 강판의 한 지점에서 초음파를 발생시킨 후 일정한 거리를 갖는 두 지점에서 표면파의 세기를 측정하여 감쇠 계수 및 평균 결정입경을 산출함에 있어서 기본적으로 전제되어야 하는 사항은 두 지점에서의 초음파 측정 효율이 동일해야 한다는 것이다. 비접촉식 원격 초음파 측정이 가능한 레이저 간섭계의 한 예로써 Fabry-Perot 레이저 간섭계의 측정 원리는 다음과 같다.
1) 측정용 레이저 광을 측정 지점에 조사
2) 측정 지점에서 반사된 레이저 광을 포집하여 간섭계를 구성하는 공진기(Cavity) 내부로 입사 시킴
3) 공진기의 양단에는 높은 반사율을 갖는 부분 반사 거울로 구성되며 공진기 내부로 유입된 빛은 양단의 거울을 통해 다중반사 하게 된다.
4) 공진기 내부에서 다중반사 하는 각각의 빛들은 서로 간섭하여 부분 거울을 투과하는 빛의 양을 결정한다.
5) 측정용 레이저 광이 조사된 위치에 초음파가 도달하면 표면 변위가 발생하게 되고 도플러 효과에 의해 반사되는 레이저 광의 주파수 천이가 발생한다.
6) 초음파에 의한 레이저 반사광의 주파수 천이는 공진기 내의 다중반사에 의한 간섭 조건을 변화시킴으로써 투과되는 빛의 광량 변화를 유도하고 이로부터 초음파 신호를 얻게 된다.
상기한 1) 내지 6)의 절차를 통해 얻은 간섭계의 신호 크기는 초음파에 의한 주파수 천이량과 간섭계 유입 반사광량에 의해 결정된다. 따라서 일관된 조건 하에서 초음파 세기 측정이 이루어지기 위해 간섭계 유입 광량이 항시 일정해야 한다. 강판에 조사되는 측정용 레이저 광의 세기를 일정하게 유지하면 간섭계 유입 광량은 측정 지점에서 강판의 반사도(= 입사 광량 - 흡수 광량)와 표면 거칠기에 따른 반사 패턴에 의해 결정된다.
본 발명의 목적은 전기강판과 같은 박판의 실 생산라인에서 강판 이송 중에 온라인으로 결정입경을 산출하는 것이다. 따라서 박판의 강종 및 성분, 표면 청정도에 따른 반사도와 표면 거칠기는 항시 변하게 된다. 따라서 강판에 조사되는 레이저 광의 세기를 항시 일정하게 유지하더라도 간섭계로 유입되는 반사광의 세기는 변할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 초음파 발생부는 도 1의 상기 초음파 발생부에 대비하여, 둘의 발생 지점(G1,G2)에 초음파를 인가하기 위해, 부분 반사 거울 반사경(6)과 펄스 집광 헤드(9)를 더 포함할 수 있다.
둘의 발생 지점(G1,G2)와 둘의 수신 지점(D1,D2)는 일직선상에 위치할 수 있다.
즉, 짧은 펄스 폭을 갖는 펄스 레이저(4)에서 발생된 펄스 광(5)은 부분 반사 거울(6)에서 두 개의 펄스 광으로 나누어져 각각 두 개의 집광 헤드(8.9)로 전송된다. 집광 헤드(8,9)는 펄스 광을 적절한 크기와 형상으로 강판 표면에 집광시켜 초음파를 발생시킨다. 초음파 측정용 레이저(10)에서 발생된 레이저 광은 두 개의 광섬유(11,12)를 통해 두 개의 레이저 빔 송수신 헤드(13,14)로 전송된다. 레이저 빔 송수신 헤드(13,14)는 레이저 광을 강판 표면에 집광시킴과 동시에 반사된 레이저 광을 포집하여 광섬유(11,12)를 통해 초음파 측정용 간섭계(10)로 전송한다.
이외의 초음파 발생부의 구성, 초음파 수신부 및 결정 입경 계산부의 구성은 도 1을 참조한 설명에서의 초음파 발생부, 초음파 수신부 및 결정 입경 계산부와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치에 의해 강판의 두 지점에서 직선형 레이저 펄스에 의해 발생된 표면파의 전파거리에 따른 세기 측정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 강판의 결정 입경 측정 장치의 표면파의 전파 거리에 따른 세기 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이와 같은 본 발명의 다른 일 실시예에서, 상술한 간섭계 입사 광량 변화에 따른 오차를 보정하기 위해, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 Rayleigh wave의 전파 경로 상에 다수의 결정입경이 포함되도록 충분히 멀리 떨어진 강판 표면 상의 두 지점(G1, G2)에서 동시에 각각 초음파(표면파)를 발생시키고 두 초음파 발생 지점 사이에 있는 두 지점(D1, D2)에서 순차적으로 도착하는 초음파를 각각 측정함으로써 총 4개의 표면파 신호를 확보하고 이로부터 발진 위치에서의 초음파 세기 변화와 측정 지점에서의 레이저 반사도 변화가 감쇠계수 산출에 미치는 영향을 근원적으로 보정할 수 있다.
이때 두 측정 지점(D1, D2) 사이에 충분한 수의 결정입경이 포함되도록 두 측정 지점이 충분한 거리를 갖도록 하여 평균 결정입경 측정 정도를 향상시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 방법으로 측정한 표면파 파형을 도 5에 도시하였다. 도 5에서 측정된 4개의 신호는 각각 다음과 같다. 도 4a 및 도 4b에서 L1은 L2보다 크다고 가정한다.
S 11 : 레이저 펄스 G1에 의해 발생된 초음파가 레이저 빔 D1에 의해 측정된 초음파 신호 세기
S 22 : 레이저 펄스 G2에 의해 발생된 초음파가 레이저 빔 D2에 의해 측정된 초음파 신호 세기
S 12 : 레이저 펄스 G1에 의해 발생된 초음파가 레이저 빔 D2에 의해 측정된 초음파 신호 세기
S 21 : 레이저 펄스 G2에 의해 발생된 초음파가 레이저 빔 D1에 의해 측정된 초음파 신호 세기
상기 측정 신호들의 세기는 초음파 발생 조건 및 측정 조건에 따라 다음의 수식과 같이 기술될 수 있다.
Figure 112016126450548-pat00002
(i = 1 또는 2, j = 1 또는 2) (수식 3)
수식 3에서 S ij 는 레이저 펄스 G i 에 의해 발생된 초음파가 레이저 빔 D j 에 의해 측정된 초음파 신호이고 A i 는 레이저 펄스 G i 에 의해 생성된 표면파의 초기 세기이며 R j 는 측정 위치 D j 에서의 레이저 반사도, k j 는 측정 위치 Di에서의 표면 거칠기에 의한 반사 패턴 Factor, a는 감쇠계수, L ij 는 표면파의 전파 거리이다. 수식 3으로부터 다음과 같은 두 개의 측정 식을 얻을 수 있다.
Figure 112016126450548-pat00003
(수식 4)
Figure 112016126450548-pat00004
(수식 5)
상기한 수식 4와 수식 5로부터 다음 식을 얻을 수 있다.
Figure 112016126450548-pat00005
(수식 6)
상기한 수식 6을 이용하면 총 4개의 초음파 세기 신호로부터 측정 지점에서의 반사도, 표면 거칠기 등과 같은 강판 표면 조건에 무관하게 정확한 초음파 감쇠계수(a)를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 강판의 적어도 한 지점에 초음파를 발생시키고 이 지점으로부터 충분히 떨어진 두 지점에서 표면파의 세기를 측정하여 충분히 많은 결정립을 통과한 표면파의 감쇠계수를 측정함으로써 강판의 두께가 얇아도 신뢰성 있는 결정입경의 산출이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
1: 강판
2: 강판 두께 방향 다중 반사 종파
3: 표면파(Rayleigh wave),
4: 펄스 레이저
5: 레이저 펄스
6: 부분 반사 거울(Beam Splitter)반사경
7: 전 반사 거울,
8,9: 펄스 집광 헤드
10: 측정용 레이저 및 간섭계
11,12: 광섬유
13,14: 레이저 빔 송수신 헤드

Claims (8)

  1. 강판의 일 지점으로 초음파를 인가하는 초음파 발생부;
    상기 강판의 일 지점에서 각각 서로 다른 거리로 이격된 두 지점에서 전파된 초음파를 수신하는 초음파 수신부; 및
    상기 두 지점에 전파된 초음파의 세기와 상기 두 지점 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 상기 강판의 평균 결정 입경을 산출하는 결정 입경 계산부를 포함하고,
    상기 초음파가 인가되는 상기 강판의 일 지점과, 상기 초음파가 수신되는 상기 두 지점은 일직선 상에 있는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 수신부는 상기 강판의 일 지점에서 상기 두 지점으로 전파된 초음파의 표면파를 수신하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 수신부의 상기 두 지점의 초음파 측정 효율은 동일한 강판의 결정 입경 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 펄스 레이저를 이용하여 초음파를 발생하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  5. 강판의 둘의 발생 지점에 각각 초음파를 인가하는 초음파 발생부;
    상기 강판의 둘의 발생 지점 사이에 위치한 둘의 수신 지점에서 전파된 초음파를 수신하는 초음파 수신부; 및
    상기 둘의 수신 지점에 전파된 초음파의 세기와 상기 두 지점 간의 거리에 따른 감쇠 계수에 따라 상기 강판의 평균 결정 입경을 산출하는 결정 입경 계산부
    를 포함하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 수신부는 상기 강판의 둘의 발생 지점에서 상기 둘의 수신 지점으로 각각 전파된 초음파의 표면파를 수신하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 결정 입경 계산부는 상기 둘의 수신 지점으로 각각 전파된 4개의 표면파 신호로부터 감쇠 계수를 산출하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 발생부는 상기 둘의 발생 지점에 초음파를 발생시키는 펄스 레이져를 포함하는 강판의 결정 입경 측정 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109556928B (zh) * 2018-11-30 2022-03-18 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种飞灰取样装置及其操作方法及其标定测量方法
CN110779475B (zh) * 2019-10-16 2021-05-14 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种输电塔基础尺寸的测量方法
US11262195B2 (en) * 2020-03-02 2022-03-01 The Boeing Company Surface roughness analysis system and methods of analyzing surface roughness of a workpiece
CN111965651B (zh) * 2020-08-06 2022-05-13 胡新发 一种测试板厚的方法
CN113267149B (zh) * 2021-06-30 2023-05-05 广东电网有限责任公司 一种等值覆冰厚度测量系统及方法
CN113804591B (zh) * 2021-09-03 2023-05-12 南昌航空大学 一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06308100A (ja) * 1993-04-26 1994-11-04 Nippon Steel Corp 金属組織測定方法
JPH0792141A (ja) 1993-09-24 1995-04-07 Olympus Optical Co Ltd 結晶面指数決定方法および結晶面指数測定装置
JPH0875713A (ja) 1994-07-04 1996-03-22 Nkk Corp 超音波による被検体の結晶粒径測定方法及び装置並びにそれを利用した熱処理方法及び装置
JP2006284349A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Nippon Steel Corp 結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05172794A (ja) * 1991-12-19 1993-07-09 Chubu Electric Power Co Inc 劣化計測装置
JPH1038862A (ja) * 1996-07-17 1998-02-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄損値評価方法及びその装置
JP2001289829A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Tokyo Electric Power Co Inc:The 衝撃弾性波によるコンクリート劣化の非破壊測定技術
KR100496826B1 (ko) * 2000-12-22 2005-06-22 주식회사 포스코 비접촉식 결정입경 측정장치 및 방법
JP4471714B2 (ja) * 2004-04-12 2010-06-02 新日本製鐵株式会社 結晶粒径分布測定方法および装置
KR20080110744A (ko) * 2006-06-20 2008-12-19 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 조직 재질 측정 장치 및 조직 재질 측정 방법
KR101008172B1 (ko) * 2008-09-23 2011-01-13 주식회사 포스코 레이저 펄스 빔의 열탄성 효과를 이용한 레이저 초음파 검사 방법
JP5240218B2 (ja) * 2010-02-22 2013-07-17 新日鐵住金株式会社 結晶粒径計測装置、方法及びプログラム
KR101253909B1 (ko) * 2011-08-01 2013-04-16 주식회사 포스코 레이저 초음파를 이용한 소성 변형률 측정 방법 및 장치
CN103175898B (zh) * 2013-03-04 2015-04-22 江苏大学 一种焊缝平均晶粒尺寸的焊缝特征导波检测方法
CN104297110B (zh) * 2014-09-19 2017-05-10 中南大学 一种无需测厚的晶粒尺寸超声无损评价方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06308100A (ja) * 1993-04-26 1994-11-04 Nippon Steel Corp 金属組織測定方法
JPH0792141A (ja) 1993-09-24 1995-04-07 Olympus Optical Co Ltd 結晶面指数決定方法および結晶面指数測定装置
JPH0875713A (ja) 1994-07-04 1996-03-22 Nkk Corp 超音波による被検体の結晶粒径測定方法及び装置並びにそれを利用した熱処理方法及び装置
JP2006284349A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Nippon Steel Corp 結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

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