JPH05312742A - 材料判定装置 - Google Patents
材料判定装置Info
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- JPH05312742A JPH05312742A JP15848192A JP15848192A JPH05312742A JP H05312742 A JPH05312742 A JP H05312742A JP 15848192 A JP15848192 A JP 15848192A JP 15848192 A JP15848192 A JP 15848192A JP H05312742 A JPH05312742 A JP H05312742A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定物の内部状態、材質、膜層状態等の材
料判定が容易にでき、且つ、その検出判定精度が正確に
できることを目的とする。 【構成】 パルス電源８により作動するレーザー発振器
１によって被測定物７にレーザービームを照射し、被測
定物７の照射点の温度上昇によって発生する赤外線反射
光を検出器４によって検出する。前記レーザー照射して
から所定量の赤外線が検出するまでの時間をタイマ回路
１０で検出し、信号を演算処理装置１２に入力し、演算
処理を行なうと共にその結果をメモリ１３の既知データ
と比較処理して判定出力表示１４する。
料判定が容易にでき、且つ、その検出判定精度が正確に
できることを目的とする。 【構成】 パルス電源８により作動するレーザー発振器
１によって被測定物７にレーザービームを照射し、被測
定物７の照射点の温度上昇によって発生する赤外線反射
光を検出器４によって検出する。前記レーザー照射して
から所定量の赤外線が検出するまでの時間をタイマ回路
１０で検出し、信号を演算処理装置１２に入力し、演算
処理を行なうと共にその結果をメモリ１３の既知データ
と比較処理して判定出力表示１４する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は材料判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被測定物にレーザー光を照射し、
その反射光をＣＣＤ等を用いて検出し、材料判定するこ
とが知られているが、これによる場合、被測定物の表面
状態は検出できても、内部の状態、材質、膜層状態等に
ついては検出判定することができなかった。又、被測定
物の反射面が傾斜したり凹凸すると２次、３次反射を繰
返し乱反射してくるから検出信号に多くの誤差を含み、
正確測定をすることができなかった。
その反射光をＣＣＤ等を用いて検出し、材料判定するこ
とが知られているが、これによる場合、被測定物の表面
状態は検出できても、内部の状態、材質、膜層状態等に
ついては検出判定することができなかった。又、被測定
物の反射面が傾斜したり凹凸すると２次、３次反射を繰
返し乱反射してくるから検出信号に多くの誤差を含み、
正確測定をすることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は被測定物の内
部の状態、材質、膜層状態等の材料判定が容易にでき、
且つその検出判定精度が正確にできることを目的とす
る。
部の状態、材質、膜層状態等の材料判定が容易にでき、
且つその検出判定精度が正確にできることを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】被測定物にレーザービー
ムを照射するレーザー照射装置と、前記被測定物から反
射する赤外線を検出する赤外線検出装置とを設け、赤外
線検出信号により材料判定するようにしたことを特徴と
する。又被測定物にレーザービームを照射するレーザー
照射装置と、前記被測定物から反射する赤外線を検出す
る赤外線検出装置と、該検出装置の検出信号を既知デー
タと比較判定する演算処理装置とを設けて成ることを特
徴とする。
ムを照射するレーザー照射装置と、前記被測定物から反
射する赤外線を検出する赤外線検出装置とを設け、赤外
線検出信号により材料判定するようにしたことを特徴と
する。又被測定物にレーザービームを照射するレーザー
照射装置と、前記被測定物から反射する赤外線を検出す
る赤外線検出装置と、該検出装置の検出信号を既知デー
タと比較判定する演算処理装置とを設けて成ることを特
徴とする。
【０００５】
【作用】本発明は前記のように照射光と異なる波長の赤
外線反射光を検出して材料判定するものであるから、被
測定物の内部状態、材質、膜層状態等が容易に検出判定
できる。又その検出判定精度も正確にできる効果があ
る。
外線反射光を検出して材料判定するものであるから、被
測定物の内部状態、材質、膜層状態等が容易に検出判定
できる。又その検出判定精度も正確にできる効果があ
る。
【０００６】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１において１はレーザー発振器、２はレーザービ
ームの集束レンズ、３は反射光の受光レンズ、４は赤外
線検出器で、これらの照射系及び受光系が支持ヘッド５
に設けられ、ヘッド５の先端に距離計測用の接触針６を
隔てて被測定物７に対向させる。８はレーザー発振器１
のパルスパワー電源、９は検出器４の信号を判別する判
別器、１０は電源８の信号と検出器４の信号との間の時
間信号を得るタイマ回路、１１はインターフェースで、
これを通して演算処理装置ＣＰＵ１２に時間信号を入力
し、ＣＰＵ１２はこの信号により演算処理し、既知デー
タをＲＯＭ，ＲＡＭメモリ１３から読み出し演算データ
と比較演算処理を行なって表示器１４に表示する。１５
はＣＰＵ１２のプリセット装置である。
る。図１において１はレーザー発振器、２はレーザービ
ームの集束レンズ、３は反射光の受光レンズ、４は赤外
線検出器で、これらの照射系及び受光系が支持ヘッド５
に設けられ、ヘッド５の先端に距離計測用の接触針６を
隔てて被測定物７に対向させる。８はレーザー発振器１
のパルスパワー電源、９は検出器４の信号を判別する判
別器、１０は電源８の信号と検出器４の信号との間の時
間信号を得るタイマ回路、１１はインターフェースで、
これを通して演算処理装置ＣＰＵ１２に時間信号を入力
し、ＣＰＵ１２はこの信号により演算処理し、既知デー
タをＲＯＭ，ＲＡＭメモリ１３から読み出し演算データ
と比較演算処理を行なって表示器１４に表示する。１５
はＣＰＵ１２のプリセット装置である。
【０００７】レーザー発信器１には半導体のＨｅ−Ｎｅ
レーザー等が利用され、又、赤外線検出器４には赤外線
の選択検出が出来るセンサを用いる。センサの検出波長
域はＰｂＴｉＯ３で１〜１５μｍ，ＰｂＳで０．８〜３
μｍ，ＬｉＴｉＯ３で１〜１５μｍである。勿論、赤外
線フィルタを設けることができ、Ｓｉで０．６〜１．２
μｍ，Ｇｅで０．６〜１．５μｍ，ＩｎＡｓで０．８〜
３．６μｍ，ＩｎＳｎＴｅで１〜５μｍ等が利用され
る。
レーザー等が利用され、又、赤外線検出器４には赤外線
の選択検出が出来るセンサを用いる。センサの検出波長
域はＰｂＴｉＯ３で１〜１５μｍ，ＰｂＳで０．８〜３
μｍ，ＬｉＴｉＯ３で１〜１５μｍである。勿論、赤外
線フィルタを設けることができ、Ｓｉで０．６〜１．２
μｍ，Ｇｅで０．６〜１．５μｍ，ＩｎＡｓで０．８〜
３．６μｍ，ＩｎＳｎＴｅで１〜５μｍ等が利用され
る。
【０００８】以上において、発振器１をパルス電源８で
駆動し、発振するパルスレーザーをレンズ２で集束して
被測定物７の１点測定点に照射する。照射点はレーザー
照射によって急激に温度上昇して赤外線を発生する。照
射点の温度上昇∂Ｔ／∂ｔと温度傾斜変化率との関係は
次式で表される。
駆動し、発振するパルスレーザーをレンズ２で集束して
被測定物７の１点測定点に照射する。照射点はレーザー
照射によって急激に温度上昇して赤外線を発生する。照
射点の温度上昇∂Ｔ／∂ｔと温度傾斜変化率との関係は
次式で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】比熱Ｃは次式で表される。
【００１１】
【数２】
【００１２】今レーザー照射してｔ秒後の上昇温度ΔＴ
は次式で表される。
は次式で表される。
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、ｔｃ＝ｌ２／π２ｔ１／２でｌは
厚さを示し、ｔ１／２はＴｍａｘになる時間の１／２の
時間を示す。上式をラプラス変換してｌ／ｔにｌｎ（ｔ
１／４・ΔＴ）を直線回帰して−ｌ２／４αよりαを求
めると、対数法で次式で表される。
厚さを示し、ｔ１／２はＴｍａｘになる時間の１／２の
時間を示す。上式をラプラス変換してｌ／ｔにｌｎ（ｔ
１／４・ΔＴ）を直線回帰して−ｌ２／４αよりαを求
めると、対数法で次式で表される。
【００１５】
【数４】
【００１６】１／２時間のときのΔＴは次式で表され
る。
る。
【００１７】
【数５】
【００１８】各種材質におけるαの変化よりその材質を
判定することができ、又、膜厚ｌの判定検出ができる。
パルス電源８により半導体レーザー１を発振し厚さｌの
被測定物７にレーザー照射したとき、パルス電源８から
の信号によりタイマ回路１０をリセットし、被測定物７
のレーザー照射点が温度上昇によって所定の時間経過ｔ
１／２後に所要の赤外線を反射するようになるから、こ
れを赤外線センサ４で検出する。検出信号を判別器９で
判別し所定の信号出力が得られたときタイマ回路１０に
信号を加えてセットする。このタイマ回路１０の時間信
号ｔ１／２をＣＰＵ１２に入力して熱拡散率αを演算
し、これをメモリ１３内の既知データと比較することに
より被測定物１４の材質判定をすることができる。又、
被測定物７の材質が明らか（αが定まる）なものの厚さ
ｌを時間ｔ１／２の検出により測定することができる。
判定することができ、又、膜厚ｌの判定検出ができる。
パルス電源８により半導体レーザー１を発振し厚さｌの
被測定物７にレーザー照射したとき、パルス電源８から
の信号によりタイマ回路１０をリセットし、被測定物７
のレーザー照射点が温度上昇によって所定の時間経過ｔ
１／２後に所要の赤外線を反射するようになるから、こ
れを赤外線センサ４で検出する。検出信号を判別器９で
判別し所定の信号出力が得られたときタイマ回路１０に
信号を加えてセットする。このタイマ回路１０の時間信
号ｔ１／２をＣＰＵ１２に入力して熱拡散率αを演算
し、これをメモリ１３内の既知データと比較することに
より被測定物１４の材質判定をすることができる。又、
被測定物７の材質が明らか（αが定まる）なものの厚さ
ｌを時間ｔ１／２の検出により測定することができる。
【００１９】例えば被測定物が金白金合金の場合は、レ
ーザービームにパルス幅１０〜１００μＳ程度でパワー
０．１Ｗ〜５０ｍｗ程度のパルスを１５μφのビーム径
に絞り、電力密度１０３〜１０４Ｗ／ｃｍ２のビーム照
射をし、照射点の加熱温度Ｔｍａｘを２００〜５００℃
程度で測定する。検出センサにＩｎＳｂを用いれば、こ
れは波長５μｍ付近に感度のピークがあり３〜５μｍ域
の赤外線検出をし、前記２００〜５００℃に対応する赤
外線強度を基準にして判別信号を出力する。即ち、パル
スビームを照射してから検出センサが所定値の赤外線を
検出するまでの遅れ時間を測定して判定信号とする。
尚、めっき等の場合は照射レーザーのパルス幅は１〜１
０ｍｓ程度のパルスを利用するので、前記パルスの複数
パルスを照射する。又被測定物には金属、合金以外に有
機物判定もすることができ、この照射ビームのパワー密
度も１０３〜１０４Ｗ／ｃｍ２程度、又セラミックスの
場合は１０５〜１０８Ｗ／ｃｍ２程度のエネルギーを利
用する。その他複合材料とか傾斜材料の判定等が同様に
して出来る。
ーザービームにパルス幅１０〜１００μＳ程度でパワー
０．１Ｗ〜５０ｍｗ程度のパルスを１５μφのビーム径
に絞り、電力密度１０３〜１０４Ｗ／ｃｍ２のビーム照
射をし、照射点の加熱温度Ｔｍａｘを２００〜５００℃
程度で測定する。検出センサにＩｎＳｂを用いれば、こ
れは波長５μｍ付近に感度のピークがあり３〜５μｍ域
の赤外線検出をし、前記２００〜５００℃に対応する赤
外線強度を基準にして判別信号を出力する。即ち、パル
スビームを照射してから検出センサが所定値の赤外線を
検出するまでの遅れ時間を測定して判定信号とする。
尚、めっき等の場合は照射レーザーのパルス幅は１〜１
０ｍｓ程度のパルスを利用するので、前記パルスの複数
パルスを照射する。又被測定物には金属、合金以外に有
機物判定もすることができ、この照射ビームのパワー密
度も１０３〜１０４Ｗ／ｃｍ２程度、又セラミックスの
場合は１０５〜１０８Ｗ／ｃｍ２程度のエネルギーを利
用する。その他複合材料とか傾斜材料の判定等が同様に
して出来る。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明は、レーザー照射装
置によって被測定物に微小スポットで照射し、その照射
点から反射する赤外線を赤外線検出器で検出して材料判
定を行なうようにしたものであり、即ち、材料特有の熱
拡散率がレーザー照射してから照射点の加熱により赤外
線が発生するまでの時間に反比例しているから、この遅
れ時間を測定することによって熱拡散率を求めることが
でき、これを既知データと比較することによって容易に
材料判定をすることができる。又、材料は材質判定だけ
でなく内部状態、膜層状態、膜厚の検出測定もでき、材
料内から発生する赤外線の検出であるから、被測定物の
表面状態による乱反射にあまり影響されずに正確に測定
することができる。
置によって被測定物に微小スポットで照射し、その照射
点から反射する赤外線を赤外線検出器で検出して材料判
定を行なうようにしたものであり、即ち、材料特有の熱
拡散率がレーザー照射してから照射点の加熱により赤外
線が発生するまでの時間に反比例しているから、この遅
れ時間を測定することによって熱拡散率を求めることが
でき、これを既知データと比較することによって容易に
材料判定をすることができる。又、材料は材質判定だけ
でなく内部状態、膜層状態、膜厚の検出測定もでき、材
料内から発生する赤外線の検出であるから、被測定物の
表面状態による乱反射にあまり影響されずに正確に測定
することができる。
【図１】本発明の一実施例構成図。
１ レーザー発振器 ２，３ レンズ ４ 赤外線検出器 ７ 被測定物 ８ パルス電源 ９ 判別器 １０ タイマ回路 １１ Ｉ／Ｏ １２ ＣＰＵ １３ メモリ １４ 表示器 １５ プリセット装置
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定物にレーザービームを照射するレ
ーザー照射装置と、前記被測定物から反射する赤外線を
検出する赤外線検出装置とを設け、赤外線検出信号によ
り材料判定するようにしたことを特徴とする材料判定装
置。 - 【請求項２】 被測定物にレーザービームを照射するレ
ーサー照射装置と、前記被測定物から反射する赤外線を
検出する赤外線検出装置と、該検出装置の検出信号を既
知データと比較判定する演算処理装置とを設けて成るこ
とを特徴とする材料判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15848192A JPH05312742A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 材料判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15848192A JPH05312742A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 材料判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312742A true JPH05312742A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15672686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15848192A Pending JPH05312742A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 材料判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312742A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6029397A (en) * | 1997-06-06 | 2000-02-29 | Technology Licensing Corp. | Stabilized natural turf for athletic field |
| US6035577A (en) * | 1998-12-03 | 2000-03-14 | Technology Licensing Corp | Temporarily stabilized natural turf |
| US6145248A (en) * | 1992-06-22 | 2000-11-14 | Turf Stabilization Technologies, Inc. | Sports playing surfaces with biodegradable backings |
| WO2004065950A3 (en) * | 2003-01-20 | 2005-06-16 | Rolton Group Ltd | Identification of materials by non desctructive testing |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP15848192A patent/JPH05312742A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6145248A (en) * | 1992-06-22 | 2000-11-14 | Turf Stabilization Technologies, Inc. | Sports playing surfaces with biodegradable backings |
| US6029397A (en) * | 1997-06-06 | 2000-02-29 | Technology Licensing Corp. | Stabilized natural turf for athletic field |
| US6094860A (en) * | 1997-06-06 | 2000-08-01 | Technology Licensing Corp. | Stabilized turf for athletic field |
| US6035577A (en) * | 1998-12-03 | 2000-03-14 | Technology Licensing Corp | Temporarily stabilized natural turf |
| WO2004065950A3 (en) * | 2003-01-20 | 2005-06-16 | Rolton Group Ltd | Identification of materials by non desctructive testing |
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