JPH06118064A - 金属薄板の材質測定法及びその装置 - Google Patents
金属薄板の材質測定法及びその装置Info
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- JPH06118064A JPH06118064A JP4267675A JP26767592A JPH06118064A JP H06118064 A JPH06118064 A JP H06118064A JP 4267675 A JP4267675 A JP 4267675A JP 26767592 A JP26767592 A JP 26767592A JP H06118064 A JPH06118064 A JP H06118064A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属薄板のヤング率ならびにランクフォード
値を非破壊的に得る事によりその材質を測定するための
方法およびその装置を提供する。 【構成】 金属薄板の内部を圧延方向と平行な方向に振
動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振周波
数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波数と
の比の値と、該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす
方向に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み
共振周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振
周波数との比の値とを測定し、この測定された２種の比
の値を基に前記金属薄板のヤング率およびランクフォー
ド値（ｒ値）を得る。
値を非破壊的に得る事によりその材質を測定するための
方法およびその装置を提供する。 【構成】 金属薄板の内部を圧延方向と平行な方向に振
動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振周波
数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波数と
の比の値と、該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす
方向に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み
共振周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振
周波数との比の値とを測定し、この測定された２種の比
の値を基に前記金属薄板のヤング率およびランクフォー
ド値（ｒ値）を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム薄板やス
テンレス薄鋼板などの金属薄板の材質をオフラインで迅
速かつ非破壊的に測定するための方法および、その装
置、あるいはオンライン通板中に非破壊的に測定するた
めの方法および、その装置に関する。
テンレス薄鋼板などの金属薄板の材質をオフラインで迅
速かつ非破壊的に測定するための方法および、その装
置、あるいはオンライン通板中に非破壊的に測定するた
めの方法および、その装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属薄板は自動車の車体や家庭電気製品
の外装に用いられるため高いプレス成形性が要求され
る。金属薄板は多結晶体でありそのプレス成形性はいわ
ゆる集合組織によってほとんど決定づけられる。従来は
プレス成形性はＸ線極点図法あるいはランクフォード値
（ｒ値）によって推定されていた。しかし、Ｘ線極点図
法では金属薄板より試験片を切り取ってこれにＸ線を照
射して測定しなければならないため時間がかかり、さら
に試験片を切り取らねばならないため破壊的測定法であ
ると言える。一方、ランクフォード値を測定する方法で
は引張試験片のサイズの変化の精密な測定が必要なため
時間がかかり、また試験片を金属薄板より切り取って測
定しなければならないため、これも破壊的測定法である
と言える。簡便法も提案（C.A.Stickels and Mould,"Th
e use of Young's modulus for predicting the plasti
c strain ratio oflow carbon steel sheets",Metallur
gical Transaction Vol.1,pp1303-1312(1970)）された
が、この方法では固有振動法により測定したヤング率と
ランクフォード値との間の経験的な相関関係を利用する
ため簡便ではあるが、この方法でも試験片を金属薄板よ
り切り取って測定しなければならないため、これも破壊
的測定法である。
の外装に用いられるため高いプレス成形性が要求され
る。金属薄板は多結晶体でありそのプレス成形性はいわ
ゆる集合組織によってほとんど決定づけられる。従来は
プレス成形性はＸ線極点図法あるいはランクフォード値
（ｒ値）によって推定されていた。しかし、Ｘ線極点図
法では金属薄板より試験片を切り取ってこれにＸ線を照
射して測定しなければならないため時間がかかり、さら
に試験片を切り取らねばならないため破壊的測定法であ
ると言える。一方、ランクフォード値を測定する方法で
は引張試験片のサイズの変化の精密な測定が必要なため
時間がかかり、また試験片を金属薄板より切り取って測
定しなければならないため、これも破壊的測定法である
と言える。簡便法も提案（C.A.Stickels and Mould,"Th
e use of Young's modulus for predicting the plasti
c strain ratio oflow carbon steel sheets",Metallur
gical Transaction Vol.1,pp1303-1312(1970)）された
が、この方法では固有振動法により測定したヤング率と
ランクフォード値との間の経験的な相関関係を利用する
ため簡便ではあるが、この方法でも試験片を金属薄板よ
り切り取って測定しなければならないため、これも破壊
的測定法である。
【０００３】そこで、試験片を切り取る必要がなく、金
属薄板の自然のサイズのままで非破壊的に測定する方法
として超音波の音速を測定する方法が提案された。非破
壊的測定法で冷延薄鋼板のヤング率またはランクフォー
ド値を得る方法（例えば、特願平１−２９７５５号）で
は、前記Ｋ1 ，Ｋ2 の値を共振型電磁超音波センサによ
り測定するとともに、該冷延薄鋼板の内部を圧延方向と
４５度をなす方向に伝播するＳＨ０板波超音波の速度Ｖ
SHO （４５°）と圧延方向と平行な方向あるいは直角を
なす方向に伝播するＳＨ０板波超音波の速度ＶSHO （０
°）あるいはＶSHO （９０°）との比の値、Ｋ3 を電磁
超音波センサ方式のＳＨ０板波超音波により測定しなけ
ればならないため、共振型電磁超音波センサならびにＳ
Ｈ０板波超音波センサを必要とする。特に、Ｋ3 を測定
するためのＳＨ０板波超音波センサとして上記の２組の
センサを必要とするのでコンパクト化が困難であること
および、オンラインで非接触測定の場合、ＳＨ０板波超
音波を安定的に発生・検出することが困難であること等
の問題がある。
属薄板の自然のサイズのままで非破壊的に測定する方法
として超音波の音速を測定する方法が提案された。非破
壊的測定法で冷延薄鋼板のヤング率またはランクフォー
ド値を得る方法（例えば、特願平１−２９７５５号）で
は、前記Ｋ1 ，Ｋ2 の値を共振型電磁超音波センサによ
り測定するとともに、該冷延薄鋼板の内部を圧延方向と
４５度をなす方向に伝播するＳＨ０板波超音波の速度Ｖ
SHO （４５°）と圧延方向と平行な方向あるいは直角を
なす方向に伝播するＳＨ０板波超音波の速度ＶSHO （０
°）あるいはＶSHO （９０°）との比の値、Ｋ3 を電磁
超音波センサ方式のＳＨ０板波超音波により測定しなけ
ればならないため、共振型電磁超音波センサならびにＳ
Ｈ０板波超音波センサを必要とする。特に、Ｋ3 を測定
するためのＳＨ０板波超音波センサとして上記の２組の
センサを必要とするのでコンパクト化が困難であること
および、オンラインで非接触測定の場合、ＳＨ０板波超
音波を安定的に発生・検出することが困難であること等
の問題がある。
【０００４】また、金属薄板の深絞り性評価装置の発明
（例えば、特開平１−２１４７５７）では、圧延方向に
対し０、４５、９０度方向にＳ0 モードの超音波を伝播
させ、一定距離を伝播する時間の測定によりランクフォ
ード値を得ている。この方法では発信用電磁超音波セン
サおよび受信用電磁超音波センサが３組必要であり発受
信装置全体が３０cm×３０cm以上の大きなものになり、
取扱が不便である。
（例えば、特開平１−２１４７５７）では、圧延方向に
対し０、４５、９０度方向にＳ0 モードの超音波を伝播
させ、一定距離を伝播する時間の測定によりランクフォ
ード値を得ている。この方法では発信用電磁超音波セン
サおよび受信用電磁超音波センサが３組必要であり発受
信装置全体が３０cm×３０cm以上の大きなものになり、
取扱が不便である。
【０００５】この他の発明（例えば、特開昭６４−８３
３２２）では、本発明と同じ板厚方向に伝播する３種の
超音波の音速を測定し、縦波音速に対する２種の横波の
平均音速の比の値Ｋを計算している。このＫと結晶方位
係数Ｗ400 、面内平均ランクフォード値が関連している
ことが示されているが、実際にはＫと面内平均ランクフ
ォード値との２次回帰式を実験式より求め、Ｋより面内
平均ランクフォード値を推定しようとしている。ただ
し、この方法では縦波音速と２種の横波の平均音速との
比をとっているためデータは１個であり結晶方位係数Ｗ
420 、Ｗ440 を考慮していないので精度が落ちると考え
られる。板厚１mm程度以下の金属薄板の板厚方向の伝播
時間あるいは音速を相対精度１／１０００程度の高精度
でオンライン測定することは一般に困難である。さら
に、実施例によれば金属薄板と超音波探触子を接触させ
て測定しているのでオンライン測定には適さない。
３２２）では、本発明と同じ板厚方向に伝播する３種の
超音波の音速を測定し、縦波音速に対する２種の横波の
平均音速の比の値Ｋを計算している。このＫと結晶方位
係数Ｗ400 、面内平均ランクフォード値が関連している
ことが示されているが、実際にはＫと面内平均ランクフ
ォード値との２次回帰式を実験式より求め、Ｋより面内
平均ランクフォード値を推定しようとしている。ただ
し、この方法では縦波音速と２種の横波の平均音速との
比をとっているためデータは１個であり結晶方位係数Ｗ
420 、Ｗ440 を考慮していないので精度が落ちると考え
られる。板厚１mm程度以下の金属薄板の板厚方向の伝播
時間あるいは音速を相対精度１／１０００程度の高精度
でオンライン測定することは一般に困難である。さら
に、実施例によれば金属薄板と超音波探触子を接触させ
て測定しているのでオンライン測定には適さない。
【０００６】また、冷延薄鋼板のランクフォード値測定
法に関して特願平３−６３１４２号があるが、アルミニ
ウムなど立方晶の単結晶である金属を主成分とする金属
薄板に対して検証していない。
法に関して特願平３−６３１４２号があるが、アルミニ
ウムなど立方晶の単結晶である金属を主成分とする金属
薄板に対して検証していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はコンパクトな
センサを使い非破壊・非接触でオンラインにて高精度で
測定するという課題を解決するために、前記の共振周波
数比Ｋ1 およびＫ2 の測定値、ならびに金属単結晶の３
個の弾性係数から金属薄板のヤング率の面内平均値また
はランクフォード値の面内平均値を得る方法および、そ
の測定装置を提供することを目的とする。
センサを使い非破壊・非接触でオンラインにて高精度で
測定するという課題を解決するために、前記の共振周波
数比Ｋ1 およびＫ2 の測定値、ならびに金属単結晶の３
個の弾性係数から金属薄板のヤング率の面内平均値また
はランクフォード値の面内平均値を得る方法および、そ
の測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の方法およ
び装置を要旨とする。 （１）金属薄板の内部を圧延方向と平行な方向に振動し
つつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振周波数と
厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波数との比
の値と、該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす方向
に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振
周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波
数との比の値とを測定し、該測定された２種の比の値を
もとに前記金属薄板のヤング率およびランクフォード値
を得る金属薄板の材質測定法。
び装置を要旨とする。 （１）金属薄板の内部を圧延方向と平行な方向に振動し
つつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振周波数と
厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波数との比
の値と、該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす方向
に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振
周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波
数との比の値とを測定し、該測定された２種の比の値を
もとに前記金属薄板のヤング率およびランクフォード値
を得る金属薄板の材質測定法。
【０００９】（２）前記２種の比と値を測定する過程
と、前記金属薄板の内部を圧延方向と４５°をなす方向
に伝播するＳＨ０板波の音速と圧延方向と平行な方向あ
るいは直角をなす方向に伝播するＳＨ０板波の音速との
比を一定値とみなす過程と、前記３種の比の値ならびに
金属薄板の主成分金属元素の単結晶の既知の弾性係数の
値から、金属薄板のヤング率およびランクフォード値の
面内平均値を近似的に演算する過程とを含む（１）記載
の材質測定法。
と、前記金属薄板の内部を圧延方向と４５°をなす方向
に伝播するＳＨ０板波の音速と圧延方向と平行な方向あ
るいは直角をなす方向に伝播するＳＨ０板波の音速との
比を一定値とみなす過程と、前記３種の比の値ならびに
金属薄板の主成分金属元素の単結晶の既知の弾性係数の
値から、金属薄板のヤング率およびランクフォード値の
面内平均値を近似的に演算する過程とを含む（１）記載
の材質測定法。
【００１０】（３）少なくとも共振型電磁超音波センサ
を含む電磁超音波装置を用いて前記２種の横波超音波お
よび前記１種の縦波超音波を発生・検出し、前記の厚み
共振型周波数の比の値を測定する（１）記載の材質測定
法。
を含む電磁超音波装置を用いて前記２種の横波超音波お
よび前記１種の縦波超音波を発生・検出し、前記の厚み
共振型周波数の比の値を測定する（１）記載の材質測定
法。
【００１１】（４）前記電磁超音波装置が、金属薄板中
に渦電流を誘起するための高周波電流を流すコイルと、
前記金属薄板に所定の磁界を印加する磁石と、前記渦電
流と前記磁界との相互作用のために前記金属薄板の表面
近傍に生ずる電磁力により発生する前記２種の横波超音
波および前記１種の縦波超音波を検出する前記共振型電
磁超音波センサとを備え、前記コイルに流す高周波電流
の周波数を掃引しながら前記横波超音波および縦波超音
波を発生・検出し、該検出された超音波が極大となると
きの周波数を記録することにより前記３種の厚み共振周
波数を得る（３）記載の材質測定法。
に渦電流を誘起するための高周波電流を流すコイルと、
前記金属薄板に所定の磁界を印加する磁石と、前記渦電
流と前記磁界との相互作用のために前記金属薄板の表面
近傍に生ずる電磁力により発生する前記２種の横波超音
波および前記１種の縦波超音波を検出する前記共振型電
磁超音波センサとを備え、前記コイルに流す高周波電流
の周波数を掃引しながら前記横波超音波および縦波超音
波を発生・検出し、該検出された超音波が極大となると
きの周波数を記録することにより前記３種の厚み共振周
波数を得る（３）記載の材質測定法。
【００１２】（５）前記電磁超音波装置と、該電磁超音
波装置により測定された前記の厚み共振周波数の比の値
をもとに金属薄板のヤング率およびランクフォード値を
演算する演算装置と、前記共振型電磁超音波センサと前
記金属薄板とのギャップを一定にするための倣い機構を
含む倣い装置とを備える（３）記載の金属薄板の材質測
定装置。
波装置により測定された前記の厚み共振周波数の比の値
をもとに金属薄板のヤング率およびランクフォード値を
演算する演算装置と、前記共振型電磁超音波センサと前
記金属薄板とのギャップを一定にするための倣い機構を
含む倣い装置とを備える（３）記載の金属薄板の材質測
定装置。
【００１３】（６）前記電磁超音波装置が、前記金属薄
板中に２種の横波超音波および１種の縦波超音波を発生
するため、周波数を掃引させながら高周波電流を出力す
る周波数解析装置と、該横波超音波および縦波超音波を
検出する共振型電磁超音波センサを備え、該共振型電磁
超音波センサにより検出された信号の中から、前記周波
数解析装置より出力された高周波電流と同一周波数成分
を有する信号を前記周波数解析装置により抽出して前記
の厚み共振周波数の比の値を得る（５）記載の材質測定
装置。
板中に２種の横波超音波および１種の縦波超音波を発生
するため、周波数を掃引させながら高周波電流を出力す
る周波数解析装置と、該横波超音波および縦波超音波を
検出する共振型電磁超音波センサを備え、該共振型電磁
超音波センサにより検出された信号の中から、前記周波
数解析装置より出力された高周波電流と同一周波数成分
を有する信号を前記周波数解析装置により抽出して前記
の厚み共振周波数の比の値を得る（５）記載の材質測定
装置。
【００１４】
【作用】共振型電磁超音波センサのみを用いて金属薄板
の内部を圧延方向と平行な方向に振動しつつ厚さ方向に
伝播する横波超音波の厚み共振周波数ｆzxと厚さ方向に
伝播する縦波超音波の厚み共振周波数ｆzzとの比Ｋ2 ，
ならびに該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす方向
に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振
周波数ｆzyと厚さ方向に伝播する該縦波超音波の厚み共
振周波数ｆzzとの比Ｋ1 を測定し、近似的な演算式によ
りヤング率の面内平均値またはランクフォード値の面内
平均値を得ることができる。
の内部を圧延方向と平行な方向に振動しつつ厚さ方向に
伝播する横波超音波の厚み共振周波数ｆzxと厚さ方向に
伝播する縦波超音波の厚み共振周波数ｆzzとの比Ｋ2 ，
ならびに該金属薄板の内部を圧延方向と直角をなす方向
に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振
周波数ｆzyと厚さ方向に伝播する該縦波超音波の厚み共
振周波数ｆzzとの比Ｋ1 を測定し、近似的な演算式によ
りヤング率の面内平均値またはランクフォード値の面内
平均値を得ることができる。
【００１５】まず、前記Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 を使ってヤン
グ率の面内平均値を計算する方法を特願平１−２９７５
５あるいは文献（Katsuhiro Kawashima,"Nondestructiv
e characterization of texture and plastic strain r
atio of metal sheets withelectromagnetic acoustic
transducers"J.Acoust.Soc.America Vol.87,No.2,Febru
ary 1990,pp681-690 ）に従って示し、次に、Ｋ1 ，Ｋ
2 の測定値だけで近似的にヤング率の面内平均値を計算
する本発明の方法を示す。
グ率の面内平均値を計算する方法を特願平１−２９７５
５あるいは文献（Katsuhiro Kawashima,"Nondestructiv
e characterization of texture and plastic strain r
atio of metal sheets withelectromagnetic acoustic
transducers"J.Acoust.Soc.America Vol.87,No.2,Febru
ary 1990,pp681-690 ）に従って示し、次に、Ｋ1 ，Ｋ
2 の測定値だけで近似的にヤング率の面内平均値を計算
する本発明の方法を示す。
【００１６】初めに、前記出願の発明に従って理論的背
景を述べる。冷延薄鋼板のみならず、立方晶の対称性を
有する金属元素を主成分とする金属薄板は多くの微細な
単結晶（立方晶）から成る多結晶体であるが巨視的に見
た場合は異方性を有する連続体とみてさしつかえない。
連続体とみなされた金属薄板は近似的には３枚の互いに
直交する面（１．圧延面（ｘｙ面），２．圧延面と垂直
で圧延方向と平行な面（ｘｚ面），３．圧延面と垂直で
圧延方向に垂直な面（ｙｚ面））に関して面対称な物理
的性質を有すると考えられている。ただしｘは圧延方向
であり金属薄板の長手方向に相当する。ｙはこれに直角
な方向であり金属薄板の幅方向に相当する。ｚはｘとｙ
の両方に垂直な方向であり金属薄板の面に垂直な方向に
相当する。このような場合は金属薄板の弾性係数行列は
９個の異なる弾性係数を有しそれはつぎのように表わせ
ることは既に知られている。
景を述べる。冷延薄鋼板のみならず、立方晶の対称性を
有する金属元素を主成分とする金属薄板は多くの微細な
単結晶（立方晶）から成る多結晶体であるが巨視的に見
た場合は異方性を有する連続体とみてさしつかえない。
連続体とみなされた金属薄板は近似的には３枚の互いに
直交する面（１．圧延面（ｘｙ面），２．圧延面と垂直
で圧延方向と平行な面（ｘｚ面），３．圧延面と垂直で
圧延方向に垂直な面（ｙｚ面））に関して面対称な物理
的性質を有すると考えられている。ただしｘは圧延方向
であり金属薄板の長手方向に相当する。ｙはこれに直角
な方向であり金属薄板の幅方向に相当する。ｚはｘとｙ
の両方に垂直な方向であり金属薄板の面に垂直な方向に
相当する。このような場合は金属薄板の弾性係数行列は
９個の異なる弾性係数を有しそれはつぎのように表わせ
ることは既に知られている。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで、Ｃijは金属薄板の９個の異なる弾
性係数を表わす。一方多結晶体を構成する多くの単結晶
のうちで金属薄板に対してある一定の方向（θ，ψ，
φ）を有するものの割合は結晶方位分布関数Ｗ（ξ，
ψ，φ）（以後ＣＯＤＦと称する）で表わせることは知
られている（R.J.Roe,"Description ofcrystallite ori
entation in polycrystalline materials",Journal of
AppliedPhysics,Vol.36,pp2024-2031(1965) ）。但しξ
＝cos θである。Ｗ（ξ，ψ，φ）は次の（２）式のよ
うに一般化されたルジャンドル関数Ｚlmnによる級数展
開で表わせることも知られている。
性係数を表わす。一方多結晶体を構成する多くの単結晶
のうちで金属薄板に対してある一定の方向（θ，ψ，
φ）を有するものの割合は結晶方位分布関数Ｗ（ξ，
ψ，φ）（以後ＣＯＤＦと称する）で表わせることは知
られている（R.J.Roe,"Description ofcrystallite ori
entation in polycrystalline materials",Journal of
AppliedPhysics,Vol.36,pp2024-2031(1965) ）。但しξ
＝cos θである。Ｗ（ξ，ψ，φ）は次の（２）式のよ
うに一般化されたルジャンドル関数Ｚlmnによる級数展
開で表わせることも知られている。
【００１９】
【数２】 ここで、θ，ψ，φは単結晶と金属薄板との関係を表わ
すために用いられるオイラー角である。またξ＝cos θ
である。またＷ（ξ，ψ，φ）は金属薄板にたいしてあ
る一定の方向（θ，ψ，φ）を有する単結晶の量の割合
を表わす関数であり結晶方位分布関数と呼ばれる。Ｗ
lmn はＣＯＤＦ係数である。このうちＷ400，Ｗ420 ，
Ｗ440 が多結晶体の弾性的性質と関連していることが知
られている。
すために用いられるオイラー角である。またξ＝cos θ
である。またＷ（ξ，ψ，φ）は金属薄板にたいしてあ
る一定の方向（θ，ψ，φ）を有する単結晶の量の割合
を表わす関数であり結晶方位分布関数と呼ばれる。Ｗ
lmn はＣＯＤＦ係数である。このうちＷ400，Ｗ420 ，
Ｗ440 が多結晶体の弾性的性質と関連していることが知
られている。
【００２０】さて、冷延薄鋼板のみならずアルミニウム
薄板やステンレス薄鋼板などの金属薄板の場合は既述の
ように９個の異なる弾性係数Ｃijを有するがこれらは６
個の独立な変数，すなわち単結晶の３個の弾性係数Ｃ0
11，Ｃ0 12，Ｃ0 44と３個のＣＯＤＦ係数Ｗ400 ，Ｗ
420 ，Ｗ440 によって次式（３）のように表わされるこ
とが知られている（C.M.Sayers,"Ultrasonic velocitie
s in anisotropic polycrystalline aggregates",Journ
al of Physics D,Vol.15,pp2157-2167(1982)）。
薄板やステンレス薄鋼板などの金属薄板の場合は既述の
ように９個の異なる弾性係数Ｃijを有するがこれらは６
個の独立な変数，すなわち単結晶の３個の弾性係数Ｃ0
11，Ｃ0 12，Ｃ0 44と３個のＣＯＤＦ係数Ｗ400 ，Ｗ
420 ，Ｗ440 によって次式（３）のように表わされるこ
とが知られている（C.M.Sayers,"Ultrasonic velocitie
s in anisotropic polycrystalline aggregates",Journ
al of Physics D,Vol.15,pp2157-2167(1982)）。
【００２１】
【数３】 ここで、ＣＯＤＦ係数Ｗ400 ，Ｗ420 ，Ｗ440 は次の
（４），（５），（６）式の通りである。
（４），（５），（６）式の通りである。
【００２２】
【数４】
【００２３】本発明に関連する各種のモードの超音波を
図１に示す。太い矢印は超音波の伝播方向を示し、細い
矢印は超音波の振動方向を示す。これらの矢印は金属薄
板の外側に描かれているがこれは便宜上であり実際の超
音波は全て金属薄板内を伝播するものであることは言う
までもない。Ｖzzは板厚方向に伝播する縦波の音速，Ｖ
zxは圧延方向に偏向し板厚方向に伝播する横波の音速，
Ｖzyは圧延方向と直角の方向に偏向し板厚方向に伝播す
る横波の音速を表わす。ＶSHO （０°）は圧延方向と直
角の方向に偏向し圧延面内を圧延方向に伝播するＳＨ０
モード板波の音速，ＶSHO （９０°）は圧延方向に偏向
し圧延面内を圧延方向と直角の方向に伝播するＳＨ０モ
ード板波の音速，ＶSHO （４５°）は圧延面内を圧延方
向と４５°の方向に伝播するＳＨ０モード板波の音速を
表わす。共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 は（７），（８）式
を、音速比Ｋ3 は（９）式を利用することにより求めら
れる。
図１に示す。太い矢印は超音波の伝播方向を示し、細い
矢印は超音波の振動方向を示す。これらの矢印は金属薄
板の外側に描かれているがこれは便宜上であり実際の超
音波は全て金属薄板内を伝播するものであることは言う
までもない。Ｖzzは板厚方向に伝播する縦波の音速，Ｖ
zxは圧延方向に偏向し板厚方向に伝播する横波の音速，
Ｖzyは圧延方向と直角の方向に偏向し板厚方向に伝播す
る横波の音速を表わす。ＶSHO （０°）は圧延方向と直
角の方向に偏向し圧延面内を圧延方向に伝播するＳＨ０
モード板波の音速，ＶSHO （９０°）は圧延方向に偏向
し圧延面内を圧延方向と直角の方向に伝播するＳＨ０モ
ード板波の音速，ＶSHO （４５°）は圧延面内を圧延方
向と４５°の方向に伝播するＳＨ０モード板波の音速を
表わす。共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 は（７），（８）式
を、音速比Ｋ3 は（９）式を利用することにより求めら
れる。
【００２４】
【数５】
【００２５】ここで、ｆzym ，ｆzxn ，ｆzzl はそれぞ
れ、金属薄板の内部を厚さ方向に伝播し圧延方向と直角
の方向に振動する横波超音波のｍ次共振周波数、圧延方
向と平行の方向に振動する横波超音波のｎ次共振周波
数、厚さ方向に振動する縦波超音波のｌ次共振周波数で
ある。
れ、金属薄板の内部を厚さ方向に伝播し圧延方向と直角
の方向に振動する横波超音波のｍ次共振周波数、圧延方
向と平行の方向に振動する横波超音波のｎ次共振周波
数、厚さ方向に振動する縦波超音波のｌ次共振周波数で
ある。
【００２６】また、ＳＨ０板波の進行方向が圧延方向に
一致している場合の音速をＶSHO （０°）、進行方向が
圧延方向と４５°をなす場合の音速をＶSHO （４５°）
であり、ｔ0 ，ｔ45はＳＨ０板波の進行方向が圧延方向
とそれぞれ０°，４５°をなす場合に同一距離を伝播す
るに要する時間である。
一致している場合の音速をＶSHO （０°）、進行方向が
圧延方向と４５°をなす場合の音速をＶSHO （４５°）
であり、ｔ0 ，ｔ45はＳＨ０板波の進行方向が圧延方向
とそれぞれ０°，４５°をなす場合に同一距離を伝播す
るに要する時間である。
【００２７】（４），（５）式は既に知られていたが
（C.M.Sayers and D.R.Allen,"The influence of stres
s on the principal polarization directions of ultr
asonicshear waves in textured steel plates",Journa
l of Physics D,Vol.17,pp1399-1413(1984)），（６）
式は特願平１−２９７５５によって初めて見いだされた
ものである。（４），（５），（６）式によれば、例え
ばアルミニウムの場合既に知られている単結晶の３個の
弾性係数の値（Ｃ0 11＝１０６．８GPa ，Ｃ0 12＝６
０．７４GPa ，Ｃ0 44＝２８．２１GPa ）を利用すれば
共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 ，および音速比Ｋ3 を測定する
のみでＷ400 ，Ｗ420 ，Ｗ440 を全て計算により得るこ
とができる。Ｗ400 ，Ｗ420 ，Ｗ440 が得られればこれ
を（３）式に代入することにより金属薄板の９個の弾性
係数Ｃijを得ることが出来る。
（C.M.Sayers and D.R.Allen,"The influence of stres
s on the principal polarization directions of ultr
asonicshear waves in textured steel plates",Journa
l of Physics D,Vol.17,pp1399-1413(1984)），（６）
式は特願平１−２９７５５によって初めて見いだされた
ものである。（４），（５），（６）式によれば、例え
ばアルミニウムの場合既に知られている単結晶の３個の
弾性係数の値（Ｃ0 11＝１０６．８GPa ，Ｃ0 12＝６
０．７４GPa ，Ｃ0 44＝２８．２１GPa ）を利用すれば
共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 ，および音速比Ｋ3 を測定する
のみでＷ400 ，Ｗ420 ，Ｗ440 を全て計算により得るこ
とができる。Ｗ400 ，Ｗ420 ，Ｗ440 が得られればこれ
を（３）式に代入することにより金属薄板の９個の弾性
係数Ｃijを得ることが出来る。
【００２８】また圧延方向と角度αをなす方向の圧延面
内における金属薄板のヤング率Ｅ（α）は次式（１０）
で表わせることはよく知られている（F.Boric and G.A.
Alers,"Measurement of the elastic properties of ro
lled sheet"Trans.Metal.Soc.AIME 233,7-11(1965)）。 １／Ｅ（α）＝Ｓ22 sin4 α＋Ｓ11 cos4 α ＋（Ｓ66＋２Ｓ12） sin2 α cos2 α （１０） ただし Ｓ11＝（Ｃ22Ｃ33−Ｃ23 2 ）Ｓ Ｓ22＝（Ｃ11Ｃ33−Ｃ13 2 ）Ｓ Ｓ12＝（Ｃ13Ｃ23−Ｃ12Ｃ33）Ｓ Ｓ66＝１／Ｃ66 Ｓ＝１／（Ｃ11Ｃ22Ｃ33＋２Ｃ12Ｃ23Ｃ13 −Ｃ11Ｃ23 2 −Ｃ22Ｃ13 2 −Ｃ33Ｃ12 2 ）
内における金属薄板のヤング率Ｅ（α）は次式（１０）
で表わせることはよく知られている（F.Boric and G.A.
Alers,"Measurement of the elastic properties of ro
lled sheet"Trans.Metal.Soc.AIME 233,7-11(1965)）。 １／Ｅ（α）＝Ｓ22 sin4 α＋Ｓ11 cos4 α ＋（Ｓ66＋２Ｓ12） sin2 α cos2 α （１０） ただし Ｓ11＝（Ｃ22Ｃ33−Ｃ23 2 ）Ｓ Ｓ22＝（Ｃ11Ｃ33−Ｃ13 2 ）Ｓ Ｓ12＝（Ｃ13Ｃ23−Ｃ12Ｃ33）Ｓ Ｓ66＝１／Ｃ66 Ｓ＝１／（Ｃ11Ｃ22Ｃ33＋２Ｃ12Ｃ23Ｃ13 −Ｃ11Ｃ23 2 −Ｃ22Ｃ13 2 −Ｃ33Ｃ12 2 ）
【００２９】（１０）式に上記の方法で得られた金属薄
板の９個の弾性係数Ｃijを代入しヤング率Ｅ（α）を計
算することにより得ることができる。なお、ヤング率の
圧延面内における平均値は次の（１１）式を用いて求め
る。 Ｅ＝〔Ｅ（０°）＋２Ｅ（４５°）＋Ｅ（９０°）〕／４ （１１）
板の９個の弾性係数Ｃijを代入しヤング率Ｅ（α）を計
算することにより得ることができる。なお、ヤング率の
圧延面内における平均値は次の（１１）式を用いて求め
る。 Ｅ＝〔Ｅ（０°）＋２Ｅ（４５°）＋Ｅ（９０°）〕／４ （１１）
【００３０】次に、本発明で提案する方法、すなわちＫ
1 ，Ｋ2 の測定値および一定とみなした音速比Ｋ3 、単
結晶の３個の弾性係数から近似的にヤング率の面内平均
値を計算できる方法を示す。（３），（４），（５），
（６），（１０），（１１）式からわかるようにＫ1 ，
Ｋ2 ，Ｋ3 で表されるヤング率は（１２）式のパラメー
タＫP ・ＫM ，およびＫ3 で表される。
1 ，Ｋ2 の測定値および一定とみなした音速比Ｋ3 、単
結晶の３個の弾性係数から近似的にヤング率の面内平均
値を計算できる方法を示す。（３），（４），（５），
（６），（１０），（１１）式からわかるようにＫ1 ，
Ｋ2 ，Ｋ3 で表されるヤング率は（１２）式のパラメー
タＫP ・ＫM ，およびＫ3 で表される。
【００３１】
【数６】
【００３２】多数のアルミニウム薄板５００枚を測定し
た結果、ＫP ＝０．３３２〜０．３４８，ＫM ＝−０．
０４〜０．０，Ｋ3 ＝０．９６〜１．０４の範囲であっ
た。そこで、パラメータＫP ，ＫM ，Ｋ3 を上記の範囲
でそれぞれ等間隔で５点、計１２５点の組合せに対して
前記（３）〜（１２）式に代入し計算したシミュレーシ
ョン結果を示すと図３となる。これからわかるようにヤ
ング率の面内平均値は３変数Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 、あるい
はＫP ，ＫM ，Ｋ3 の関数であるがＫ3 の寄与率は非常
に小さく上記の範囲のＫP ，ＫM ，Ｋ3 では高々ヤング
率の面内平均値の変化は０．０５GPa 程度である。従っ
て、Ｋ3 ＝０．９８とした場合ヤング率の誤差は高々±
０．０３GPa 、ヤング率７０GPa に対して±０．０５％
である。ランクフォード値（ｒ）に換算しても高々±
０．０１４となる。（１１）式の平均値を使わず、（１
０）式のＥ（α）を積分して求めた平均値を使っても同
様の結果である。このようにＫP ，ＫM すなわちＫ1 ，
Ｋ2 だけで近似的にヤング率の面内平均値を計算でき
る。Ｋ1 ，Ｋ2 の測定値とＫ3 ＝０．９６により近似し
たヤング率の面内平均値とＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 から厳密計
算したヤング率の面内平均値との強い相関を図４に示
す。この結果を使い、さらにヤング率とランクフォード
値との経験的な関係を最小２乗法を用いて１次式または
２次式近似することによりランクフォード値の面内平均
値を得ることができる。
た結果、ＫP ＝０．３３２〜０．３４８，ＫM ＝−０．
０４〜０．０，Ｋ3 ＝０．９６〜１．０４の範囲であっ
た。そこで、パラメータＫP ，ＫM ，Ｋ3 を上記の範囲
でそれぞれ等間隔で５点、計１２５点の組合せに対して
前記（３）〜（１２）式に代入し計算したシミュレーシ
ョン結果を示すと図３となる。これからわかるようにヤ
ング率の面内平均値は３変数Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 、あるい
はＫP ，ＫM ，Ｋ3 の関数であるがＫ3 の寄与率は非常
に小さく上記の範囲のＫP ，ＫM ，Ｋ3 では高々ヤング
率の面内平均値の変化は０．０５GPa 程度である。従っ
て、Ｋ3 ＝０．９８とした場合ヤング率の誤差は高々±
０．０３GPa 、ヤング率７０GPa に対して±０．０５％
である。ランクフォード値（ｒ）に換算しても高々±
０．０１４となる。（１１）式の平均値を使わず、（１
０）式のＥ（α）を積分して求めた平均値を使っても同
様の結果である。このようにＫP ，ＫM すなわちＫ1 ，
Ｋ2 だけで近似的にヤング率の面内平均値を計算でき
る。Ｋ1 ，Ｋ2 の測定値とＫ3 ＝０．９６により近似し
たヤング率の面内平均値とＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 から厳密計
算したヤング率の面内平均値との強い相関を図４に示
す。この結果を使い、さらにヤング率とランクフォード
値との経験的な関係を最小２乗法を用いて１次式または
２次式近似することによりランクフォード値の面内平均
値を得ることができる。
【００３３】次に共振周波数比Ｋ1 とＫ2 を測定する方
法について説明する。厚さが２mm以下の金属薄板の中を
厚さ方向に伝播する超音波の厚み共振周波数ｆzz，
ｆzx，ｆzyを測定するのに電磁超音波を利用した定在波
法（“厚み共振法”とも呼ばれる。以下に“共振法”と
呼ぶ）が適していることは既に知られている（S.A.Fill
imonov,B.A.Budenkov,and N.A.Glukhov,"Ultrasonic co
ntactlessresonance testing method",Soviet Journal
of Nondestructive Testing,No.1,pp102-104(197
1））。図２にこの共振法のための電磁超音波センサを
示す。図２（ａ）は正面から見た断面図である。この電
磁超音波センサは回転対称構造を有する。図２（ｂ）は
上から見たものでありこの電磁超音波センサによって生
ずる渦電流，電磁力等を示している。図２（ａ）に示す
偏平な円形コイルに高周波は電流を流すと金属薄板中に
は渦電流Ｉφが誘起する。一方永久磁石によって金属薄
板中に磁界が生じている。磁界は金属薄板の表面に垂直
な成分Ｂｚと、金属薄板の表面に平行且つ放射状に分布
する成分Ｂｒを有している。ＩφとＢｚの相互作用によ
り金属薄板の表面に平行且つ放射状に分布する電磁力Ｆ
ｒが生じる。またＩφとＢｒの相互作用により金属薄板
の表面に垂直な電磁力Ｆｚが生じる。電磁力Ｆｒは圧延
方向に平行な成分Ｆｘと圧延方向に垂直な成分Ｆｙに分
けることが出来る。Ｆｚにより板厚方向に伝播する縦波
Ｖzzが発生し、Ｆｘにより圧延方向に偏向し板厚方向に
伝播する横波Ｖzxが発生し、Ｆｙにより圧延方向と直角
の方向に偏向し板厚方向に伝播する横波Ｖzyが発生す
る。なお、上記の永久磁石は金属薄板中に磁界を発生さ
せるためのものであり、電磁石の代わりに使用しても差
し支えない。
法について説明する。厚さが２mm以下の金属薄板の中を
厚さ方向に伝播する超音波の厚み共振周波数ｆzz，
ｆzx，ｆzyを測定するのに電磁超音波を利用した定在波
法（“厚み共振法”とも呼ばれる。以下に“共振法”と
呼ぶ）が適していることは既に知られている（S.A.Fill
imonov,B.A.Budenkov,and N.A.Glukhov,"Ultrasonic co
ntactlessresonance testing method",Soviet Journal
of Nondestructive Testing,No.1,pp102-104(197
1））。図２にこの共振法のための電磁超音波センサを
示す。図２（ａ）は正面から見た断面図である。この電
磁超音波センサは回転対称構造を有する。図２（ｂ）は
上から見たものでありこの電磁超音波センサによって生
ずる渦電流，電磁力等を示している。図２（ａ）に示す
偏平な円形コイルに高周波は電流を流すと金属薄板中に
は渦電流Ｉφが誘起する。一方永久磁石によって金属薄
板中に磁界が生じている。磁界は金属薄板の表面に垂直
な成分Ｂｚと、金属薄板の表面に平行且つ放射状に分布
する成分Ｂｒを有している。ＩφとＢｚの相互作用によ
り金属薄板の表面に平行且つ放射状に分布する電磁力Ｆ
ｒが生じる。またＩφとＢｒの相互作用により金属薄板
の表面に垂直な電磁力Ｆｚが生じる。電磁力Ｆｒは圧延
方向に平行な成分Ｆｘと圧延方向に垂直な成分Ｆｙに分
けることが出来る。Ｆｚにより板厚方向に伝播する縦波
Ｖzzが発生し、Ｆｘにより圧延方向に偏向し板厚方向に
伝播する横波Ｖzxが発生し、Ｆｙにより圧延方向と直角
の方向に偏向し板厚方向に伝播する横波Ｖzyが発生す
る。なお、上記の永久磁石は金属薄板中に磁界を発生さ
せるためのものであり、電磁石の代わりに使用しても差
し支えない。
【００３４】こうして発生した超音波は逆の物理的過程
で検出される。さてコイルに流す高周波電流の周波数が
ｆ＝ｎＶ／（２ｄ）（Ｖ＝音速，ｄ＝板厚，ｎ＝整数）
を満足する場合に金属薄板の中にその厚さ方向に定在波
が生じることは知られている。コイルに流す高周波電流
の周波数を掃引しながら上記のような過程に従って超音
波を発生・検出させ、検出された超音波が極大となると
きの周波数を記録することによりこの式で表わされる周
波数を得ることができる。共振型電磁超音波センサに広
帯域パルス電流を印加し、電磁超音波を発生させ、受信
信号をフーリエ変換することにより共振周波数を検出す
る方法を用いてもよい。この場合は周波数掃引の必要は
ない。（７），（８）式によれば共振周波数比であるか
ら、金属薄板の厚さｄは消去され測定する必要のないこ
とがわかる。広い金属薄板の厚さｄを測定するにはＸ線
等による測定が必要であるため、これが不要であるのは
実用上非常に好ましいことである。
で検出される。さてコイルに流す高周波電流の周波数が
ｆ＝ｎＶ／（２ｄ）（Ｖ＝音速，ｄ＝板厚，ｎ＝整数）
を満足する場合に金属薄板の中にその厚さ方向に定在波
が生じることは知られている。コイルに流す高周波電流
の周波数を掃引しながら上記のような過程に従って超音
波を発生・検出させ、検出された超音波が極大となると
きの周波数を記録することによりこの式で表わされる周
波数を得ることができる。共振型電磁超音波センサに広
帯域パルス電流を印加し、電磁超音波を発生させ、受信
信号をフーリエ変換することにより共振周波数を検出す
る方法を用いてもよい。この場合は周波数掃引の必要は
ない。（７），（８）式によれば共振周波数比であるか
ら、金属薄板の厚さｄは消去され測定する必要のないこ
とがわかる。広い金属薄板の厚さｄを測定するにはＸ線
等による測定が必要であるため、これが不要であるのは
実用上非常に好ましいことである。
【００３５】最後にオンライン通板中の金属薄板の共振
周波数比Ｋ1 、ならびにＫ2 を測定し、ヤング率の面内
平均値またはランクフォード値の面内平均値を得る方法
を示す。上記共振型電磁超音波センサを用いてｎ次の横
波超音波の共振周波数２種ならびに（ｎ／２）次の縦波
超音波の共振周波数１種を測定するために公称板厚、３
種の超音波音速の概略値から測定周波数帯を設定しこの
周波数帯で周波数を掃引することにより上記３種の共振
周波数を測定でき、Ｋ1 、ならびにＫ2 を測定できる。
この測定時間は０．０１秒以下で可能であるからこの時
間に走行する金属薄板の材質が一定、かつ板厚が一定と
仮定できるのでヤング率の面内平均値またはランクフォ
ード値の面内平均値を得ることができる。なお、この電
磁超音波センサに広帯域パルス電流を印加し、電磁超音
波を発生させ、受信信号をフーリエ変換することにより
共振周波数を検出でき、Ｋ1 ，Ｋ2 を測定する方法を使
ってもよい。
周波数比Ｋ1 、ならびにＫ2 を測定し、ヤング率の面内
平均値またはランクフォード値の面内平均値を得る方法
を示す。上記共振型電磁超音波センサを用いてｎ次の横
波超音波の共振周波数２種ならびに（ｎ／２）次の縦波
超音波の共振周波数１種を測定するために公称板厚、３
種の超音波音速の概略値から測定周波数帯を設定しこの
周波数帯で周波数を掃引することにより上記３種の共振
周波数を測定でき、Ｋ1 、ならびにＫ2 を測定できる。
この測定時間は０．０１秒以下で可能であるからこの時
間に走行する金属薄板の材質が一定、かつ板厚が一定と
仮定できるのでヤング率の面内平均値またはランクフォ
ード値の面内平均値を得ることができる。なお、この電
磁超音波センサに広帯域パルス電流を印加し、電磁超音
波を発生させ、受信信号をフーリエ変換することにより
共振周波数を検出でき、Ｋ1 ，Ｋ2 を測定する方法を使
ってもよい。
【００３６】
【実施例】２５枚のアルミニウム薄板について実際に共
振型センサを用いてＫ1 ，Ｋ2 を測定し、Ｋ3 ＝０．９
６とおいて近似的にヤング率の面内平均値を求めた結果
と特願平１−２９７５５に記述してある方法でＫ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 を測定し厳密に求めたヤング率の面内平均値と
の比較を図４に示す。本発明の近似的方法により測定さ
れた２５枚のアルミニウム薄板のヤング率の圧延面内に
おける平均値（＝〔Ｅ（０°）＋２Ｅ（４５°）＋Ｅ
（９０°）〕／４）と引張試験によって測定されたラン
クフォード値（ｒ値）の圧延面内における平均値（＝
〔ｒ（０°）＋２ｒ（４５°）＋ｒ（９０°）〕／４）
との関係を図５に示している。ヤング率とランクフォー
ド値の関係式を最小２乗法により１次式近似した場合、
残差の標準偏差が０．０２５程度となりランクフォード
値の圧延面内における平均値を得ることができる。本発
明の方法で得られたランクフォード値（ｒ）と引張試験
により得られたランクフォード値の比較を図６に示す。
振型センサを用いてＫ1 ，Ｋ2 を測定し、Ｋ3 ＝０．９
６とおいて近似的にヤング率の面内平均値を求めた結果
と特願平１−２９７５５に記述してある方法でＫ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 を測定し厳密に求めたヤング率の面内平均値と
の比較を図４に示す。本発明の近似的方法により測定さ
れた２５枚のアルミニウム薄板のヤング率の圧延面内に
おける平均値（＝〔Ｅ（０°）＋２Ｅ（４５°）＋Ｅ
（９０°）〕／４）と引張試験によって測定されたラン
クフォード値（ｒ値）の圧延面内における平均値（＝
〔ｒ（０°）＋２ｒ（４５°）＋ｒ（９０°）〕／４）
との関係を図５に示している。ヤング率とランクフォー
ド値の関係式を最小２乗法により１次式近似した場合、
残差の標準偏差が０．０２５程度となりランクフォード
値の圧延面内における平均値を得ることができる。本発
明の方法で得られたランクフォード値（ｒ）と引張試験
により得られたランクフォード値の比較を図６に示す。
【００３７】次に、オンラインで上記のＫ1 、ならびに
Ｋ2 を測定し、ヤング率の面内平均値またはランクフォ
ード値の面内平均値を得る測定システムの概要を図７に
示す。１は上位計算機で、金属薄板情報（例えば、金属
薄板ナンバー、板厚、通板厚み共振周波数等）および、
測定結果を送受信する。２は測定装置の計算機、３は送
信アンプ、４は共振型電磁超音波センサ、５は倣い装
置、６は金属薄板、７は受信アンプ、８はゲート、９は
周波数分析器、１０は入側ブライドルロール、１１は出
側ブライドルロールである。測定装置の計算機２は周波
数分析器９を制御し、９から得られたデータを用い共振
周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 を演算し、ヤング率およびランクフ
ォード値を演算する。電磁超音波装置は送信アンプ３、
共振型電磁超音波センサ４、受信アンプ７、およびゲー
ト８から構成される。倣い装置５は共振型電磁超音波セ
ンサ４と金属薄板６とのギャップを一定にしたり、上昇
待避させるものである。１０，１１のブライドルロール
は６の金属薄板のバタツキを抑制するためのものであ
る。１０または１１のブライドルロールの位置に共振型
電磁超音波センサを設置しなくとも金属薄板のバタツキ
を抑制するような機構の所に設置しても良い。なお、実
線は信号または情報の流れを示し、破線は制御の流れを
示す。
Ｋ2 を測定し、ヤング率の面内平均値またはランクフォ
ード値の面内平均値を得る測定システムの概要を図７に
示す。１は上位計算機で、金属薄板情報（例えば、金属
薄板ナンバー、板厚、通板厚み共振周波数等）および、
測定結果を送受信する。２は測定装置の計算機、３は送
信アンプ、４は共振型電磁超音波センサ、５は倣い装
置、６は金属薄板、７は受信アンプ、８はゲート、９は
周波数分析器、１０は入側ブライドルロール、１１は出
側ブライドルロールである。測定装置の計算機２は周波
数分析器９を制御し、９から得られたデータを用い共振
周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 を演算し、ヤング率およびランクフ
ォード値を演算する。電磁超音波装置は送信アンプ３、
共振型電磁超音波センサ４、受信アンプ７、およびゲー
ト８から構成される。倣い装置５は共振型電磁超音波セ
ンサ４と金属薄板６とのギャップを一定にしたり、上昇
待避させるものである。１０，１１のブライドルロール
は６の金属薄板のバタツキを抑制するためのものであ
る。１０または１１のブライドルロールの位置に共振型
電磁超音波センサを設置しなくとも金属薄板のバタツキ
を抑制するような機構の所に設置しても良い。なお、実
線は信号または情報の流れを示し、破線は制御の流れを
示す。
【００３８】オンライン通板中にアルミニウム薄板のラ
ンクフォード値（ｒ値）の圧延面内平均値を１０ｍ毎に
測定した結果を図８に示す。本発明の方法により測定し
た結果を□印で示し、このアルミニウム薄板を切り出し
引張試験機で測定した結果を○印で示す。図８からわか
るようにランクフォード値の範囲は小さいが引張試験機
で測定した値と対応がとれている。
ンクフォード値（ｒ値）の圧延面内平均値を１０ｍ毎に
測定した結果を図８に示す。本発明の方法により測定し
た結果を□印で示し、このアルミニウム薄板を切り出し
引張試験機で測定した結果を○印で示す。図８からわか
るようにランクフォード値の範囲は小さいが引張試験機
で測定した値と対応がとれている。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように本発明では共振型電磁
超音波センサのみを用いて完全に非破壊的にかつ金属薄
板を汚すことなく、また共振周波数比Ｋ1 ならびにＫ2
を利用して近似的な演算式によりヤング率の面内平均値
またはランクフォード値の面内平均値を得ることができ
る。オフラインでは簡便かつ迅速に金属薄板のヤング率
の面内平均値またはランクフォード値の面内平均値の測
定ができる。さらにセンサのコンパクト化および高速測
定ができるので、オンライン通板中でも金属薄板のヤン
グ率の面内平均値またはランクフォード値の面内平均値
の測定が可能となり、オンライン品質管理に有効とな
る。
超音波センサのみを用いて完全に非破壊的にかつ金属薄
板を汚すことなく、また共振周波数比Ｋ1 ならびにＫ2
を利用して近似的な演算式によりヤング率の面内平均値
またはランクフォード値の面内平均値を得ることができ
る。オフラインでは簡便かつ迅速に金属薄板のヤング率
の面内平均値またはランクフォード値の面内平均値の測
定ができる。さらにセンサのコンパクト化および高速測
定ができるので、オンライン通板中でも金属薄板のヤン
グ率の面内平均値またはランクフォード値の面内平均値
の測定が可能となり、オンライン品質管理に有効とな
る。
【図１】本発明に関連する各種のモードの超音波の伝播
方向と振動方向を示す図。
方向と振動方向を示す図。
【図２】金属薄板の厚さ方向に伝播する縦波超音波と２
種の横波超音波を発生・検出するための共振型電磁超音
波センサを示す図。
種の横波超音波を発生・検出するための共振型電磁超音
波センサを示す図。
【図３】Ｋ3 の変化とヤング率の面内平均値の関係を示
す図。
す図。
【図４】本発明により共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 の測定値
と音速比Ｋ3 ＝０．９８から近似的に求めたヤング率の
面内平均値と共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 、および音速比Ｋ
3 の測定値から求めたヤング率の面内平均値とを比較し
た図。
と音速比Ｋ3 ＝０．９８から近似的に求めたヤング率の
面内平均値と共振周波数比Ｋ1 ，Ｋ2 、および音速比Ｋ
3 の測定値から求めたヤング率の面内平均値とを比較し
た図。
【図５】本発明の方法により得られたヤング率の圧延面
内における平均値（Ｅ）と引張試験機により得られたラ
ンクフォード値の圧延面内における平均値（ｒ）との関
係を示す図。
内における平均値（Ｅ）と引張試験機により得られたラ
ンクフォード値の圧延面内における平均値（ｒ）との関
係を示す図。
【図６】本発明の方法により得られたランクフォード値
の圧延面内における平均値（ｒ）と引張試験機により得
られたランクフォード値の圧延面内における平均値
（ｒ）との関係を示す図。
の圧延面内における平均値（ｒ）と引張試験機により得
られたランクフォード値の圧延面内における平均値
（ｒ）との関係を示す図。
【図７】オンラインでヤング率の面内平均値またはラン
クフォード値の面内平均値を得る測定システムの概要を
示す図。
クフォード値の面内平均値を得る測定システムの概要を
示す図。
【図８】オンライン通板中の金属薄板のランクフォード
値（ｒ値）測定結果を示す図
値（ｒ値）測定結果を示す図
１ 上位計算機 ２ 測定装置の計算機 ３ 送信アンプ ４ 共振型電磁超音波センサ ５ 倣い装置 ６ 金属薄板 ７ 受信アンプ ８ ゲート ９ 周波数分析器 １０ 入側ブライドルロール １１ 出側ブライドルロール
Claims (6)
- 【請求項１】 金属薄板の内部を圧延方向と平行な方向
に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の厚み共振
周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み共振周波
数との比の値と、該金属薄板の内部を圧延方向と直角を
なす方向に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の
厚み共振周波数と厚さ方向に伝播する縦波超音波の厚み
共振周波数との比の値とを測定し、該測定された２種の
比の値をもとに前記金属薄板のヤング率およびランクフ
ォード値を得ることを特徴とする金属薄板の材質測定
法。 - 【請求項２】 前記２種の比と値を測定する過程と、前
記金属薄板の内部を圧延方向と４５°をなす方向に伝播
するＳＨ０板波の音速と圧延方向と平行な方向あるいは
直角をなす方向に伝播するＳＨ０板波の音速との比を一
定値とみなす過程と、前記３種の比の値ならびに金属単
結晶の既知の弾性係数の値から、金属薄板のヤング率お
よびランクフォード値の面内平均値を近似的に演算する
過程とを含む請求項１記載の材質測定法。 - 【請求項３】 少なくとも共振型電磁超音波センサを含
む電磁超音波装置を用いて前記２種の横波超音波および
前記１種の縦波超音波を発生・検出し、前記の厚み共振
型周波数の比の値を測定する請求項１記載の材質測定
法。 - 【請求項４】 前記電磁超音波装置が、金属薄板中に渦
電流を誘起するための高周波電流を流すコイルと、前記
金属薄板に所定の磁界を印加する磁石と、前記渦電流と
前記磁界との相互作用のために前記金属薄板の表面近傍
に生ずる電磁力により発生する前記２種の横波超音波お
よび前記１種の縦波超音波を検出する前記共振型電磁超
音波センサとを備え、前記コイルに流す高周波電流の周
波数を掃引しながら前記横波超音波および縦波超音波を
発生・検出し、該検出された超音波が極大となるときの
周波数を記録することにより前記３種の厚み共振周波数
を得る請求項３記載の材質測定法。 - 【請求項５】 前記電磁超音波装置と、該電磁超音波装
置により測定された前記の厚み共振周波数の比の値をも
とに金属薄板のヤング率およびランクフォード値を演算
する演算装置と、前記共振型電磁超音波センサと前記金
属薄板とのギャップを一定にするための倣い機構を含む
倣い装置とを備える請求項３記載の金属薄板の材質測定
装置。 - 【請求項６】 前記電磁超音波装置が、前記金属薄板中
に２種の横波超音波および１種の縦波超音波を発生する
ため、周波数を掃引させながら高周波電流を出力する周
波数解析装置と、該横波超音波および縦波超音波を検出
する共振型電磁超音波センサを備え、該共振型電磁超音
波センサにより検出された信号の中から、前記周波数解
析装置より出力された高周波電流と同一周波数成分を有
する信号を前記周波数解析装置により抽出して前記の厚
み共振周波数の比の値を得る請求項５記載の材質測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267675A JPH06118064A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 金属薄板の材質測定法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267675A JPH06118064A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 金属薄板の材質測定法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118064A true JPH06118064A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17447969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4267675A Withdrawn JPH06118064A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 金属薄板の材質測定法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101398335B1 (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-23 | 주식회사 포스코 | 초음파 속도차를 이용한 강판의 재질 측정방법 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP4267675A patent/JPH06118064A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101398335B1 (ko) * | 2012-11-05 | 2014-05-23 | 주식회사 포스코 | 초음파 속도차를 이용한 강판의 재질 측정방법 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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