JPH0145864B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0145864B2 JPH0145864B2 JP57028890A JP2889082A JPH0145864B2 JP H0145864 B2 JPH0145864 B2 JP H0145864B2 JP 57028890 A JP57028890 A JP 57028890A JP 2889082 A JP2889082 A JP 2889082A JP H0145864 B2 JPH0145864 B2 JP H0145864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal material
- slab
- wave
- linearly polarized
- equiaxed
- Prior art date
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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
- 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
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁超音波を利用した鋼材の等軸晶率
を非破壊的に測定する方法の改良に関するもので
ある。
を非破壊的に測定する方法の改良に関するもので
ある。
連続鋳造されたフエライト系ステンレス鋼スラ
ブの断面マクロ組織は、表面から内部に向つて成
長した柱状晶部分とランダムな結晶方位を持つ等
軸晶部分に分かれている。これを第1図に示す。
第1図においてスラブ厚さをD、等軸晶部分の厚
さをdとすると、F=d/Dをスラブの等軸晶率
と呼んでいる。
ブの断面マクロ組織は、表面から内部に向つて成
長した柱状晶部分とランダムな結晶方位を持つ等
軸晶部分に分かれている。これを第1図に示す。
第1図においてスラブ厚さをD、等軸晶部分の厚
さをdとすると、F=d/Dをスラブの等軸晶率
と呼んでいる。
等軸晶率Fは、スラブが圧延されてステンレス
薄板成品になつた場合の品質と密接な関係をもつ
ており、等軸晶率Fが約50%以下であると、ステ
ンレス薄板の深絞り加工時にリジングと称するし
わが生じ、著しく商品価値が下がるか又は使用不
能となることがわかつている。
薄板成品になつた場合の品質と密接な関係をもつ
ており、等軸晶率Fが約50%以下であると、ステ
ンレス薄板の深絞り加工時にリジングと称するし
わが生じ、著しく商品価値が下がるか又は使用不
能となることがわかつている。
そこで、本発明者らが特願昭55−62306号で述
べたような等軸晶率測定方法により等軸晶率を早
期に測定すれば、等軸晶率が50%以下でもスラブ
を薄板成品とする前にリジング発生を防ぐ対策を
とることが可能である。
べたような等軸晶率測定方法により等軸晶率を早
期に測定すれば、等軸晶率が50%以下でもスラブ
を薄板成品とする前にリジング発生を防ぐ対策を
とることが可能である。
しかしこの方法は、スラブ内の柱状晶が表面か
ら内部に向つて垂直に一定の結晶方位(<100>
方向)で成長している場合の縦波超音波と、横波
超音波のスラブ厚さ方向における伝播時間比から
等軸晶率を測定する方法について述べたものであ
る。
ら内部に向つて垂直に一定の結晶方位(<100>
方向)で成長している場合の縦波超音波と、横波
超音波のスラブ厚さ方向における伝播時間比から
等軸晶率を測定する方法について述べたものであ
る。
しかしながら、柱状晶の成長方向はスラブ内温
度勾配と密接なつながりがあり、柱状晶はスラブ
表面にほぼ垂直に成長するだけではなく傾いて成
長することがある。その様子を第2図に示す。
度勾配と密接なつながりがあり、柱状晶はスラブ
表面にほぼ垂直に成長するだけではなく傾いて成
長することがある。その様子を第2図に示す。
この柱状晶が傾いて成長している場合、柱状晶
部分を伝播する超音波音速は、柱状晶が表面に垂
直に成長した場合の超音波音速とは異なつてい
る。第3図は柱状晶の傾き角をパラメータとして
特願昭55−62306号に記載されている方法で、等
軸晶率を測定した結果を示している。図中1は
θ;0〜5゜場合、2はθ;15〜20゜の場合を示す。
上記の方法では同一縦波横波伝播時間比であつて
も柱状晶の傾き角によつて異つた等軸晶率の値を
示し、スラブの等軸晶率が低いものほど測定誤差
が大きくなり、所定の測定精度を維持できなくな
るという問題を有している。
部分を伝播する超音波音速は、柱状晶が表面に垂
直に成長した場合の超音波音速とは異なつてい
る。第3図は柱状晶の傾き角をパラメータとして
特願昭55−62306号に記載されている方法で、等
軸晶率を測定した結果を示している。図中1は
θ;0〜5゜場合、2はθ;15〜20゜の場合を示す。
上記の方法では同一縦波横波伝播時間比であつて
も柱状晶の傾き角によつて異つた等軸晶率の値を
示し、スラブの等軸晶率が低いものほど測定誤差
が大きくなり、所定の測定精度を維持できなくな
るという問題を有している。
そこで本発明は、縦波電磁超音波とスラブの長
さ〔L〕方向、幅〔C〕方向に直線偏向した2つ
の横波電磁超音波を透入し、その各超音波のスラ
ブ厚み方向における伝播時間を測定し、この伝播
時間に基づいて、柱状晶の傾き角ならびに等軸晶
率を測定することによつて、柱状晶の傾き角に影
響されない精度良好な等軸晶率測定法を提供する
ものである。
さ〔L〕方向、幅〔C〕方向に直線偏向した2つ
の横波電磁超音波を透入し、その各超音波のスラ
ブ厚み方向における伝播時間を測定し、この伝播
時間に基づいて、柱状晶の傾き角ならびに等軸晶
率を測定することによつて、柱状晶の傾き角に影
響されない精度良好な等軸晶率測定法を提供する
ものである。
第4図は本発明による等軸晶率測定の原理図を
示す。ステンレス鋼スラブ(厚さ200mm)4の表
面近傍にマグネツトコア5−1,5−2,5−
3,マグネツト用コイル6−1,6−2,6−
3、超音波発生検出用コイル7−1,7−2,7
−3、から構成される縦波電磁超音波センサー8
及び2つの直線偏向横波電磁超音波センサー9,
10を配置する。センサー9はスラブの長手方向
(L方向)、10は幅方向(C方向)に偏向した直
線偏向横波超音波を発生・検出するものである。
示す。ステンレス鋼スラブ(厚さ200mm)4の表
面近傍にマグネツトコア5−1,5−2,5−
3,マグネツト用コイル6−1,6−2,6−
3、超音波発生検出用コイル7−1,7−2,7
−3、から構成される縦波電磁超音波センサー8
及び2つの直線偏向横波電磁超音波センサー9,
10を配置する。センサー9はスラブの長手方向
(L方向)、10は幅方向(C方向)に偏向した直
線偏向横波超音波を発生・検出するものである。
マグネツト用コイルにマグネツト用電源11を
つなぎ電流を流すと、ステンレス鋼スラブの表面
近傍には縦波電磁超音波センサー8によつて、水
平方向磁束Bxが生じ、直線偏向横波センサー9,
10では垂直方向の磁速Bzが生じる。また、超
音波発生検出用コイル7−1,7−2,7−3に
パルス電流発生装置12をつなぎ、高周波パルス
電流を流すと、スラブ表面には電磁誘導の法則に
より電磁超音波センサー10では水平方向の誘導
電流Ixが、電磁超音波センサー8,9では紙面に
垂直な誘導電流Iyがステンレス鋼スラブの表面近
傍に生ずる。
つなぎ電流を流すと、ステンレス鋼スラブの表面
近傍には縦波電磁超音波センサー8によつて、水
平方向磁束Bxが生じ、直線偏向横波センサー9,
10では垂直方向の磁速Bzが生じる。また、超
音波発生検出用コイル7−1,7−2,7−3に
パルス電流発生装置12をつなぎ、高周波パルス
電流を流すと、スラブ表面には電磁誘導の法則に
より電磁超音波センサー10では水平方向の誘導
電流Ixが、電磁超音波センサー8,9では紙面に
垂直な誘導電流Iyがステンレス鋼スラブの表面近
傍に生ずる。
これらの誘導電流Ix,Iyは各々磁束Bz,Bxと
相互作用してローレンツ力Fy,Fx,Fzを発生す
る。ローレンツ力FyはC方向に偏向した直線偏
向横波超音波Wscを生じ、FxはL方向に偏向した
直線偏向横波超音波WSLを生じる。またFzは縦波
超音波WLを生じる。WL,WSL、WSCはそれぞれ
矢印の方向に進行し、柱状晶部分、等軸晶部分を
通過し、スラブ下面で反射されてスラブ表面にも
どつてくる。
相互作用してローレンツ力Fy,Fx,Fzを発生す
る。ローレンツ力FyはC方向に偏向した直線偏
向横波超音波Wscを生じ、FxはL方向に偏向した
直線偏向横波超音波WSLを生じる。またFzは縦波
超音波WLを生じる。WL,WSL、WSCはそれぞれ
矢印の方向に進行し、柱状晶部分、等軸晶部分を
通過し、スラブ下面で反射されてスラブ表面にも
どつてくる。
その超音波は、発生の際と全く逆の原理により
超音波発生検出用コイルに検出され電気信号とな
る。
超音波発生検出用コイルに検出され電気信号とな
る。
検出された電気信号は増巾器13により増巾さ
れ、ウエーブメモリ14にてデイジタル信号に変
換された後、インターフエイス16を介してミニ
コンピユーター17に取り込まれる。
れ、ウエーブメモリ14にてデイジタル信号に変
換された後、インターフエイス16を介してミニ
コンピユーター17に取り込まれる。
一方、デイジタル信号は、ウエーブメモリ内で
再びアナログ信号に変換され、オシロスコープ1
5にその信号波形を表示することもできる。ミニ
コンピユーター17では、その信号波形に基づい
て、縦波及び2つの直線偏向横波超音波のスラブ
内での伝播時間が演算され、その伝播時間を基に
以下に述べる手法により、柱状晶の傾き角を求
め、更にその傾き角に対応した等軸晶率を判定す
ることができる。
再びアナログ信号に変換され、オシロスコープ1
5にその信号波形を表示することもできる。ミニ
コンピユーター17では、その信号波形に基づい
て、縦波及び2つの直線偏向横波超音波のスラブ
内での伝播時間が演算され、その伝播時間を基に
以下に述べる手法により、柱状晶の傾き角を求
め、更にその傾き角に対応した等軸晶率を判定す
ることができる。
第4図のオシロスコープ表示において、Pは超
音波を発生させるために、パルス電流発生装置か
ら超音波発生検出用コイルに流したパルス電流に
対応した送信波形であり、Lはスラブ下面で反射
され、超音波発生検出用コイルで検出された縦波
WLの波形である。同様に、SLはL方向に偏向し
た直線偏向横波WSLの波形であり、SCはC方向に
偏向した直線偏向横波WSCの波形である。
音波を発生させるために、パルス電流発生装置か
ら超音波発生検出用コイルに流したパルス電流に
対応した送信波形であり、Lはスラブ下面で反射
され、超音波発生検出用コイルで検出された縦波
WLの波形である。同様に、SLはL方向に偏向し
た直線偏向横波WSLの波形であり、SCはC方向に
偏向した直線偏向横波WSCの波形である。
また、2TLは、縦波がステンレススラブ内を往
復するのに要する伝播時間であり、同様に2TSL
はL方向に偏向した直線偏向横波の伝播時間、
2TSCはC方向に偏向した直線偏向横波の伝播時
間である。
復するのに要する伝播時間であり、同様に2TSL
はL方向に偏向した直線偏向横波の伝播時間、
2TSCはC方向に偏向した直線偏向横波の伝播時
間である。
ここで、ステンレス鋼スラブの柱状晶の傾き角
をθ、柱状晶部分を伝播する縦波音速及びL方向
に偏向した直線偏向横波音速、C方向に偏向した
直線偏向横波音速をそれぞれVDL(θ)、VDSL(θ)、
VDSC(θ)とし、等軸晶部分を伝播する縦波音速
をVFLとする。又等軸晶はその結晶方位がランダ
ムであるために、等軸晶部分を伝播するL方向及
びC方向に偏向した直線偏向横波音速は等しく、
その音速をVFSとすると次式が成り立つ。
をθ、柱状晶部分を伝播する縦波音速及びL方向
に偏向した直線偏向横波音速、C方向に偏向した
直線偏向横波音速をそれぞれVDL(θ)、VDSL(θ)、
VDSC(θ)とし、等軸晶部分を伝播する縦波音速
をVFLとする。又等軸晶はその結晶方位がランダ
ムであるために、等軸晶部分を伝播するL方向及
びC方向に偏向した直線偏向横波音速は等しく、
その音速をVFSとすると次式が成り立つ。
2TL=2(D−d/VDL(θ)+d/VFL) ……(1)
2TSL=2(D−d/VDSL(θ)+d/VFS)……(2)
2TSC=2(D−d/VDSC(θ)+d/VFS)……(3)
第5図は柱状晶の傾き角θと、柱状晶部分を伝
播するL及びC方向に偏向した直線偏向横波音速
VDSL(θ)、VDSC(θ)の関係を示している。
播するL及びC方向に偏向した直線偏向横波音速
VDSL(θ)、VDSC(θ)の関係を示している。
この両方向における超音波音速は、種々傾きの
異なる柱状晶部分を所定の厚さD′でスラブより
切り出し、第4図を用いて説明した原理に基づい
て、L及びC方向直線偏向横波の伝播時間TDSL、
TDSCを実測し、VDSL(θ)=D′/TDSL(θ)、VDSC
(θ)=D′/TDSC(θ)の関係から算出したもので
ある。
異なる柱状晶部分を所定の厚さD′でスラブより
切り出し、第4図を用いて説明した原理に基づい
て、L及びC方向直線偏向横波の伝播時間TDSL、
TDSCを実測し、VDSL(θ)=D′/TDSL(θ)、VDSC
(θ)=D′/TDSC(θ)の関係から算出したもので
ある。
また、第6図には柱状晶の傾き角θと、柱状晶
部分を伝播する縦波音速VDL(θ)の関係を示す。
VDL(θ)は横波音速と同様の手法でVDL(θ)=
D′/TDL(θ)の関係より求めたものである。
部分を伝播する縦波音速VDL(θ)の関係を示す。
VDL(θ)は横波音速と同様の手法でVDL(θ)=
D′/TDL(θ)の関係より求めたものである。
第5図、第6図より、VDL(θ)、VDSL(θ)、及
びVDSC(θ)とθとの間には直線的な相関がある
ことがわかる。これらの関係は各々次式で表わす
ことができる。
びVDSC(θ)とθとの間には直線的な相関がある
ことがわかる。これらの関係は各々次式で表わす
ことができる。
VDL(θ)=αθ+β ……(4)
VDSL(θ)=aθ+b ……(5)
VDSC(θ)=pθ+q ……(6)
式(4)、(5)、(6)を式(1)、(2)、(3)に代入するとθ、
D、dを未知数とする3元連立方程式が得られ、
この式を解けば全ての未知数を導出できる。な
お、求めるべき等軸晶率FはF=d/Dであるか
ら、θとFの導出結果を式(7)、(8)に示す。
D、dを未知数とする3元連立方程式が得られ、
この式を解けば全ての未知数を導出できる。な
お、求めるべき等軸晶率FはF=d/Dであるか
ら、θとFの導出結果を式(7)、(8)に示す。
θ−{(αq+pβ)X+(aβ+αb)Y+(aq+bp)Z
}/2(αpX+aαY+apZ) ±〔{αq+pβ)X+(aβ+αb)Y+(aq+bp)Z
}2/−4(αpX+aαY+apZ)(βqX+bβY+bqZ)〕1
/2/2(αpX+aαY+apZ)……(7) 但し、X=TL・VFL−TSCVFS Y=TSLVFS−TLVFL Z=VFL(TSC−TSL) F={1/αθ+β−1/aθ+b(TL/(TSL)}/
{(1/VFS−1/aθ+b)(TL/TSL)−(1/VFL−
1/αθ+β)}……(8) なお、θは二値算出されるが、θ>0の値をと
るものとする。
}/2(αpX+aαY+apZ) ±〔{αq+pβ)X+(aβ+αb)Y+(aq+bp)Z
}2/−4(αpX+aαY+apZ)(βqX+bβY+bqZ)〕1
/2/2(αpX+aαY+apZ)……(7) 但し、X=TL・VFL−TSCVFS Y=TSLVFS−TLVFL Z=VFL(TSC−TSL) F={1/αθ+β−1/aθ+b(TL/(TSL)}/
{(1/VFS−1/aθ+b)(TL/TSL)−(1/VFL−
1/αθ+β)}……(8) なお、θは二値算出されるが、θ>0の値をと
るものとする。
式(7)、(8)におけるα、β、a、b、p、q及び
VFL、VFSは実験的に求まる定数である。
VFL、VFSは実験的に求まる定数である。
したがつて、等軸晶率が未知のスラブにおい
て、TL、TSL、TSCを測定すれば、柱状晶の傾き
角θ及び等軸晶率Fを求めることができる。
て、TL、TSL、TSCを測定すれば、柱状晶の傾き
角θ及び等軸晶率Fを求めることができる。
以上のように、本発明によれば柱状晶の傾き角
に影響されず、ステンレス鋼スラブの等軸晶率を
良好な測定精度約±11(%)で、非破壊的にオン
ライン測定することが可能となる。従つて、スラ
ブの等軸晶率が低い場合(通常50%以下)におい
ても、これを早期に検知することによつて、リジ
ング発生の防止策を実施することが可能となり、
工業上極めて有効であることが明らかとなつた。
に影響されず、ステンレス鋼スラブの等軸晶率を
良好な測定精度約±11(%)で、非破壊的にオン
ライン測定することが可能となる。従つて、スラ
ブの等軸晶率が低い場合(通常50%以下)におい
ても、これを早期に検知することによつて、リジ
ング発生の防止策を実施することが可能となり、
工業上極めて有効であることが明らかとなつた。
なお、実施例においては、超音波がスラブ内を
往復する伝播時間を測定することに基づいて(即
ち反射法)等軸晶率を測定する方法を説明してい
るが、超音波発生用センサーをスラブの一面に、
検出用センサーを対向した他面におき、片道の伝
播時間を測定する方法(即ち透過法)によつても
目的は達せられる。
往復する伝播時間を測定することに基づいて(即
ち反射法)等軸晶率を測定する方法を説明してい
るが、超音波発生用センサーをスラブの一面に、
検出用センサーを対向した他面におき、片道の伝
播時間を測定する方法(即ち透過法)によつても
目的は達せられる。
第1図はスラブ断面のマクロエツチ組織の模式
図、第2図は柱状晶が傾いたスラブ断面のマクロ
エツチ組織図、第3図は柱状晶の傾き角をパラメ
ータとした等軸晶率と縦波横波伝播時間比の関係
図、第4図は電磁超音波による等軸晶率測定の原
理図、第5図は柱状晶の傾き角と柱状晶部分を伝
播するL方向及びC方向直線偏向横波音速の関係
図、第6図は柱状晶の傾き角と柱状晶部分を伝播
する縦波音速との関係図を示す。 1……柱状晶部、2……等軸晶部、3……柱状
晶部、4……ステンレススラブ表面、5……マグ
ネツトコア、6……マグネツト用コイル、7……
超音波発生検出用コイル、8……縦波電磁超音波
センサー、9……L方向直線偏向横波電磁超音波
センサー、10……C方向直線偏向横波電磁超音
波センサー、11……パルス電流発生装置、12
……マグネツト電源、13……増巾器、14……
ウエーブメモリ、15……オシロスコープ、16
……インターフエース、17……ミニコンピユー
ター。
図、第2図は柱状晶が傾いたスラブ断面のマクロ
エツチ組織図、第3図は柱状晶の傾き角をパラメ
ータとした等軸晶率と縦波横波伝播時間比の関係
図、第4図は電磁超音波による等軸晶率測定の原
理図、第5図は柱状晶の傾き角と柱状晶部分を伝
播するL方向及びC方向直線偏向横波音速の関係
図、第6図は柱状晶の傾き角と柱状晶部分を伝播
する縦波音速との関係図を示す。 1……柱状晶部、2……等軸晶部、3……柱状
晶部、4……ステンレススラブ表面、5……マグ
ネツトコア、6……マグネツト用コイル、7……
超音波発生検出用コイル、8……縦波電磁超音波
センサー、9……L方向直線偏向横波電磁超音波
センサー、10……C方向直線偏向横波電磁超音
波センサー、11……パルス電流発生装置、12
……マグネツト電源、13……増巾器、14……
ウエーブメモリ、15……オシロスコープ、16
……インターフエース、17……ミニコンピユー
ター。
Claims (1)
- 1 柱状晶組織を含む異なる二種類の組織を有す
る金属材料中に、縦波電磁超音波ならびに金属材
料の長さ方向および幅方向にそれぞれ直線偏向し
た二つの横波電磁超音波を透入し、これら各超音
波の金属材料厚さ方向における伝播時間を測定
し、予め測定された金属材料中の柱状晶の結晶軸
の金属材料表面に垂直な軸とのなす角(θ)と、
前記柱状晶部を透過する縦波超音波ならびに金属
材料の長さ方向および幅方向にそれぞれ直線偏向
した構波超音波の速度との相関関係と、前記伝播
時間測定結果に基づいて上記二種類の組織の含有
比率を測定することを特徴とする金属材料におけ
る二種類の組織の含有比率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028890A JPS58147641A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 金属材料における二種類の組織の含有比率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028890A JPS58147641A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 金属材料における二種類の組織の含有比率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58147641A JPS58147641A (ja) | 1983-09-02 |
| JPH0145864B2 true JPH0145864B2 (ja) | 1989-10-05 |
Family
ID=12260986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57028890A Granted JPS58147641A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 金属材料における二種類の組織の含有比率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58147641A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7120896B2 (ja) * | 2018-12-03 | 2022-08-17 | 三菱重工業株式会社 | 開口合成処理装置、開口合成処理方法、及びそのプログラム |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP57028890A patent/JPS58147641A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58147641A (ja) | 1983-09-02 |
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