JP2015206782A - 残留応力評価方法及び残留応力評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定試料Wの表層に存在する残留応力を、測定試料Wの表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価装置において、振動形態の異なるSH波及びSV波を測定試料Wの表層へ送出することで、測定試料Wの表層に振動形態の異なる複数の伝搬超音波としてレーリ波及び表面SH波を励振する送出探触子と、測定試料Wの表層を伝搬する振動形態の異なる伝搬超音波を受信する受信探触子と、受信探触子で受信された複数種類の伝搬超音波の各々の伝搬時間を算出し、当該算出された伝搬時間に基づいて測定試料Wの表層に存在する残留応力を評価する評価装置と、を備える。
【選択図】図1
Description
そこで、これら制約や懸念を解消可能な超音波を用いた残留応力評価手段(音弾性法)として、特許文献1,2に開示される超音波式応力測定装置及び超音波式応力測定方法が提案されている。
具体的には、音速を測定するためには超音波の送信時間及び受信時間(伝搬時間)と共に超音波の伝搬距離が必要であるが、被検査体の不均一な形状などに起因して超音波の伝搬距離を一定に保つことは困難であり不確定な伝搬距離は誤差の要因となる。そこで、特許文献1,2は、いずれも縦波超音波及び横波超音波を用いてこれら超音波の音速を測定し、測定された音速の値に基づいて被検査体である材料中の残留応力を評価しようとする。特許文献1,2は、縦波と横波を併用することで、超音波の伝搬距離の不確定さに起因する誤差要因を低減して音速(残留応力)の測定精度を高めようと試みている。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、比較的簡易な構成で超音波探触子の被検査体への接触状態に起因する測定精度の劣化を抑制し、被検査体の表層の残留応力を高い精度で測定することができる残留応力評価方法及び残留応力評価装置を提供することを目的とする。
本発明の残留応力評価方法は、被検体試料の表層に存在する残留応力を、前記被検査試料の表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価方法であって、振動形態の異なる複数種類の超音波を前記被検査試料の表層へ送出することで、被検査試料の表層に振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波を励振する送出ステップと、前記被検査試料の表層を伝搬する前記複数種類の伝搬超音波を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信された複数種類の伝搬超音波の各々の伝搬時間を算出し、当該算出された伝搬時間に基づいて前記残留応力を評価する評価ステップと、を備えることを特徴とする。
また、前記受信ステップで受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SH波であるとよい。
また、前記受信ステップが、前記伝搬したレーリ波及び表面SH波の前記第2の位置からの出射角に応じて、当該レーリ波及び表面SH波をそれぞれ異なる位置で受信するとよい。
また、前記受信ステップで受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SV波であるとよい。
さらに、前記送出ステップが、縦波あるいは横波の単一振動子より、縦波あるいはSV波を送出することにより前記被検査試料に、前記複数種類の伝搬超音波としてレーリ波及び表面SV波を励振させる形態であり、前記受信ステップが、励振されて伝搬したレーリ波及び表面SV波の受信を、単一の縦波あるいは横波振動子で受信するとよい。
また、前記送出部が、前記複数種類の超音波を送出する単一の第1超音波振動子を有し、前記受信部が、前記複数種類の伝搬超音波を受信する単一の第1超音波振動子を有するとよい。
加えて、前記送出部が、前記複数種類の超音波として、SH波及びSV波を送出し、前記受信部が、前記複数種類の伝搬超音波として、前記送出部で送出されたSH波及びSV波によって励振されて伝搬したレーリ波及び表面SH波を受信するとよい。
加えて、前記送出部が、電磁超音波センサで構成され、前記受信部が、電磁超音波センサで構成されるとよい。
また、前記受信部で受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SV波であるとよい。
[第1実施形態]
以下に、図1及び図2を参照しつつ、本発明の第1実施形態による残留応力評価装置1について説明すると共に、残留応力評価装置1を用いた残留応力評価方法について説明する。
残留応力評価装置1は、例えば、鋼材で構成された機械部品や構造体などの被検査体(被検査試料)の表層に存在する残留応力を、当該被検査試料の表層を伝搬する超音波に基づいて評価(測定)する装置である。具体的に、残留応力評価装置1は、被検査試料の表層に超音波を伝搬させて当該伝搬した超音波の伝搬時間を測定し、この超音波の伝搬時間を用いて、被検査試料の表層に存在する残留応力を評価(測定)する。本実施形態では、被検査試料として鋼材で構成された直方体形状の測定試料Wを例示する。
送信探触子(送信部)2は、例えば平板状の圧電素子20を超音波伝搬媒体21に装備された超音波プローブである。圧電素子20に所定電圧のパルス電圧が加えられると、当該圧電素子20の平板面から所定周波数の超音波が出力され、出力された超音波は、送信探触子2の超音波伝搬媒体21に形成された開口面である送出面(超音波送出面)22を経て外部へ送出される。
圧電素子20は、このような振動成分Aと振動成分Bを含む超音波を出力し、出力された超音波は、超音波送出面22に対する圧電素子20の出力面の角度に対応した角度で斜めに超音波送出面22を通過して送信探触子2の外部に送出される。
この圧電素子20に対して後述するパルス発生器4からパルス電圧が印加されると、圧電素子20は、印加されたパルス電圧に応じた周波数のSH波(振動成分A)及びSV波(振動成分B)を含む超音波を出力する。
測定試料Wの表面へ斜め方向に送出されたSH波及びSV波は、測定試料Wの表面上の同一位置(第1の位置)へ斜め方向に入射して、測定試料Wの表層に振動形態の異なる複数種類の超音波を励振する。測定試料Wの表面へ斜め方向に入射した超音波によって励振された超音波は、表面波(表面弾性波)として測定試料Wの表層を伝搬するので、以下の説明において伝搬超音波とよぶ。
振動形態の異なる伝搬超音波において、レーリ波は、励振効率が高く、且つ測定試料Wの表層において低減衰で伝搬するという特徴があり、一方、表面SH波は、応力に対する感受性が高いという特長がある。このような理由から、本実施形態では、振動形態の異なる伝搬超音波としてレーリ波及び表面SH波を例示する。レーリ波及び表面SH波以外にも、目的に応じて様々な振動形態の超音波を用いることができる。
以上をまとめると、送信探触子2は、被検査試料である測定試料Wの表面上に配置され、圧電素子20から該表面に対して水平でも垂直でもない斜め方向に振動形態の異なる複数種類の超音波(SH波及びSV波)を測定試料Wの表層へ送出することで、測定試料Wの表層に振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波(表面SH波及びレーリ波)を励振する。
送信探触子2から送出されたSH波及びSV波によって測定試料Wの表面上の同一位置(第1の位置)で励振された伝搬超音波である表面SH波及びレーリ波は、ほぼ同一方向に向かって測定試料Wの表層を伝搬する。
つまり、受信探触子3の超音波入射面32を、伝搬超音波である表面SH波及びレーリ波の伝搬経路上において上述の第1の位置とは異なる第2の位置に当接させると、測定試料Wの表層を伝搬した伝搬超音波は、当該第2の位置において、超音波入射面32へ向かって測定試料Wの表面に対して平行でも垂直でもない斜め方向に入射する。これによって、受信探触子3は、表面SH波及びレーリ波などの複数種類の伝搬超音波を、測定試料Wの表面上の第2の位置から受信する。
尚、上述の圧電素子30を有する受信探触子3は、送信探触子2と同様に、超音波入射面32を測定試料Wの表面に当接させることで測定試料Wの表面上に配置されたときに、圧電素子30と超音波入射面32の間、及び超音波入射面32と測定試料Wの表面の間を満たす接触媒質を供給する接触媒質供給部(図示せず)を備える。
伝搬超音波を励振させる第1の位置と伝搬超音波を受信する第2の位置によって残留応力を測定する領域が挟まれるように、第1の位置上に送信探触子2の超音波送出面22を当接させると共に、第2の位置上に受信探触子3の超音波入射面32を当接させて送信探触子2と受信探触子3を配置する。このとき、送信探触子2は、伝搬超音波の伝搬方向が残留応力を測定する領域に向くように配置され、受信探触子3は、圧電素子30の平板面が伝搬超音波の伝搬方向上流側に向くように配置される。
つまり、上述のように配置された送信探触子2と受信探触子3を用いることで、振動形態の異なる複数の超音波を、共に同じ距離Lだけ伝搬させることができる。第1の位置と第2の位置の距離Lに限らず、送信探触子2の圧電素子から、第1の位置と第2の位置を経て受信探触子3の圧電素子までの超音波の伝搬距離は、超音波の振動形態によらず同じ距離となる。
パルス発生器4は、送信探触子2に接続されており、送信探触子2の圧電素子20へ所定電圧の電圧信号(パルス信号)を印加することで当該圧電素子20に超音波を発生させると共に、当該電圧信号と同時に、超音波の発生時期を知らせるトリガ信号を、後述する波形採取装置7へ出力する。
まず、測定試料Wの表層に存在する残留応力を評価するための基本的な考え方を説明し、その後に、評価装置8が行う残留応力の評価の方法を説明する。
このように、伝搬時間TR、伝搬距離L、音速VR、及び音弾性係数CRを取得することができるので、式(1)などを用いれば、レーリ波の伝搬経路に存在する残留応力σを求める(評価する)ことができる。
上述の送信探触子2と受信探触子3を備える残留応力評価装置1では、振動形態の異なる複数種類の超音波であるレーリ波及び表面SH波の伝搬経路が共通(同一)であるので、第1の位置から第2の位置までの距離Lが同じ値をとる。
送信探触子2と受信探触子3を、残留応力を測定する領域が挟まれるように、第1の位置上に送信探触子2の超音波送出面22を当接させると共に、第2の位置上に受信探触子3の超音波入射面32を当接させて、測定試料Wの表面上に配置する。
この配置の後、パルス発生器4が、送信探触子2の圧電素子20へパルス電圧を印加し、同時にトリガ信号を波形採取装置7へ出力する。
送出されたSH波とSV波は、測定試料Wの表面の第1の位置に入射して、測定試料Wの表層に、振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波であるレーリ波と表面SH波を励振する。ここまでが送出ステップであり、受信ステップへ続く。
受信探触子3の圧電素子30は、受信したレーリ波と表面SH波の検出信号を増幅器5,6へ出力する。ここまでが受信ステップであり、評価ステップへ続く。
増幅器5,6は、受信したレーリ波と表面SH波の検出信号を増幅して、波形採取装置7へ出力する。
評価装置8は、上述の式(3)に例示される関係式を用いて、伝搬超音波の伝搬距離Lに依存することなく、伝搬超音波が伝搬した測定試料Wの表層に存在する残留応力σを求める(評価する)。ここまでが評価ステップである。
また、残留応力評価装置1は、SV波及びSH波によって、測定試料Wの表面の一部に圧縮及びせん断力を同時に印加することでレーリ波と表面SH波を励振させるので、送信探触子2及び受信探触子3の位置および接触状況の変化による伝搬時間TR及び伝搬時間TSへの影響を抑制することができる。
[第2実施形態]
図3及び図4を参照しながら、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態による残留応力評価装置10は、第1実施形態による残留応力評価装置1とほぼ同様の構成を有し、残留応力評価装置1の受信探触子3の代わりに受信探触子9を受信部として備えている。残留応力評価装置10において、受信探触子9以外の構成は、第1実施形態による残留応力評価装置1と同じである。
上述の第1実施形態において、測定資料Wの表層を伝搬した表面SH波及びレーリ波は、測定試料Wの表面上の第2の位置から、測定試料Wの表面と超音波入射面32の接触面で屈折してSH波及びレーリ波として受信探触子3内へ伝搬する。しかしこのとき、SH波とレーリ波は、それぞれ屈折角度が異なっており、超音波入射面32から超音波振動子30までは互いに異なる経路で伝搬している。
そこで、図3を参照して、受信部である受信探触子9は、第1実施形態で説明した受信探触子3とほぼ同様の構成を有しており、超音波伝搬媒体31に相当する超音波伝搬媒体91、及び超音波入射面32に相当する超音波入射面92を備え、圧電素子30の代わりに圧電素子部90を備える。
これによって、圧電素子90aは、第2の位置からの出射角が上述の法線に対して約20度傾いているSH波を受信するために、その受信面を超音波伝搬媒体91に形成された開口面である入射面(超音波入射面)92に対して約20度傾けて配置される。また、圧電素子90bは、第2の位置からの出射角が上述の法線に対して約50度傾いているレーリ波を受信するために、その受信面を入射面92に対して約50度傾けて配置される。
受信探触子9の構成をまとめると次のとおりである。
受信探触子9は、測定試料Wの表層を伝搬したレーリ波の第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて当該レーリ波を受信する圧電素子90b(第2超音波振動子)と、圧電素子90bとは異なる超音波振動子であって、測定試料Wの表層を伝搬した表面SH波の第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて当該SH波を受信する圧電素子90a(第3超音波振動子)と、を有する。
上述の受信探触子9を備える残留応力評価装置10の動作について説明する。
残留応力評価装置10の動作は、第1実施形態による残留応力評価装置1の動作とほぼ同様であり、受信ステップだけが異なる。従って、本実施形態による残留応力評価装置10の動作について、受信ステップについて説明する。
本実施形態による残留応力評価装置10によれば、出射角度の分離角が約30度と大きく異なるSH波及びレーリ波を、それぞれの受信に適した位置に設けられた圧電素子90a及び圧電素子90bで受信することができる。従って、測定試料Wを伝搬した表面SH波おレーリ波を互いに干渉させることなく受信することができるので、それぞれの超音波を高いS/N比で受信することができる。
本実施形態の変形例として、残留応力評価装置10は、送信探触子2の代わりに、受信探触子9と同じ構成の送信探触子2aを備えてもよい。
送信探触子2aは、受信探触子9と同様に、超音波伝搬媒体91に相当する超音波伝搬媒体21a、超音波入射面92に相当する超音波入射面22a、圧電素子90aに相当する圧電素子20a及び圧電素子90bに相当する圧電素子20bを備える。送信探触子2aの圧電素子20a及び圧電素子20bに対してパルス発生器4からパルス電圧が印加されると、圧電素子20a(第5超音波振動子)は、印加されたパルス電圧に応じた周波数のSH波(振動成分A)を含む超音波を上述の第1の位置へ出力し、圧電素子20b(第4超音波振動子)は、印加されたパルス電圧に応じた周波数の縦波超音波を上述の第1の位置へ出力する。つまり、送信探触子2aは、圧電素子20aと圧電素子20bは、互いに異なる角度で超音波を送出する2つの超音波振動子を有する。
[第3実施形態]
図5〜図7を参照しながら、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、第1実施形態における構成要素と同じ構成要素には、同一の符号を付している。
図6を参照し、本実施形態による残留応力評価装置100は、第1実施形態と同様に、例えば、鋼材で構成された機械部品や構造体などの被検査体(被検査試料)の表層に存在する残留応力を、当該被検査試料の表層を伝搬する超音波に基づいて評価(測定)する装置である。
送受信アンプは、送信探触子200及び受信探触子300に接続された増幅器(アンプ)であり、パルス発生器が発生させたパルス信号を増幅して送信探触子200へ出力すると共に、受信探触子300の電磁超音波センサ400bが検出した検出信号を受信して増幅し、後述する信号処理装置120へ出力する。
さて、図6に示すように信号処理装置120には、2つの電磁石電源130a,130bが接続されており、一方の電磁石電源130aは送信探触子200に接続され、他方の電磁石電源130bは受信探触子300に接続されている。電磁石電源130aは、後述する送信探触子200の電磁超音波センサ400aに用いられる電磁石に電流を供給する電源であり、電磁石電源130bは、後述する受信探触子300の電磁超音波センサ400bに用いられる電磁石に電流を供給する電源である。信号処理装置120は、電磁石電源130a,130bに対して、電磁石に電流を供給する指示であるトリガ信号を出力し、このトリガ信号を出力した時期を超音波の発生時期である送信時期として記憶する。
送信探触子200は、上述の電磁超音波センサ400aを、測定試料Wの表面に対して適切な電磁超音波の伝播を実現する位置で備えている。また、受信探触子300も、上述の電磁超音波センサ400aと同様の構成を有する電磁超音波センサ400bを、送信探触子200における位置とほぼ同じ位置で備えている。
残留応力を測定する領域が挟まれるように、送信探触子200を、測定試料Wの表面上で超音波を入射させる第1の位置上に配置すると共に、受信探触子300を、測定試料Wの表面上で伝搬超音波を受信する第2の位置上に配置する。
電磁超音波センサ400aのコイル410にパルス電流が印加された状態で、信号処理装置120は、電磁石電源130aに、表面SH波及びレーリ波のいずれかに対応するトリガ信号を出力する。信号処理装置120は、このとき同時に、受信探触子300に接続された電磁石電源130bにも同様のトリガ信号を出力し、トリガ信号を出力したタイミング(時間など)を送信時期として記憶する。
送受信アンプは、受信した伝搬超音波の検出信号を増幅して信号処理装置120へ出力する。
図7は、電磁超音波センサ400aの変形例である電磁超音波センサ400cの概略構成を示す図である。
磁歪型とローレンツ型を併用する上述の電磁超音波センサ400cを送信探触子200及び受信探触子300に用いても、磁歪型で発生した表面SH波の伝搬距離とローレンツ型で発生したレーリ波の伝搬距離は同じとなる。
[第4実施形態]
図8を参照しながら、本発明の第4実施形態について説明する。
本実施形態による残留応力評価装置500は、第1実施形態による残留応力評価装置1とほぼ同様の構成を有し、第1実施形態の送信探触子2の代わりに送信探触子800を送信部とし、受信探触子3の代わりに受信探触子900を受信部として備えている。本実施形態の残留応力評価装置10において、送信探触子800及び受信探触子900以外の構成は、第1実施形態による残留応力評価装置1と同じである。
上述の第1実施形態において、送信探触子2から送出されたSH波及びSV波は、表面SH波及びレーリ波を励振して測定試料Wの表層を伝搬し、励振された表面SH波及びレーリ波は、受信探触子3内へ伝搬する。ところが、第1実施形態では、圧電素子30a及び圧電素子30bが積層された構成であるので、稀に相互間の電気的干渉が起きる可能性がある。また、励振された表面SH波及びレーリ波は、伝搬経路が異なるため、これら経路間での音速や伝播距離変動が、微少な測定誤差となる可能性もある。
まず、本実施形態の特徴である送信探触子800の構成について、図を基に説明する。
図8を参照して、送信部である送信探触子800は、第1実施形態で説明した送信探触子2とほぼ同様の構成を有しており、超音波伝搬媒体21に相当する超音波伝搬媒体821、及び超音波送出面22に相当する超音波送出面822を備え、圧電素子20の代わりに圧電素子820を備える。
圧電素子820に単一の横波振動子を採用した場合、この圧電素子820に所定電圧のパルス電圧が加えられると、当該圧電素子820の平板面から所定周波数のSV波(横波SV波)が出力され、出力された横波SV波は、送信探触子800の超音波伝搬媒体821に形成された開口面である送出面(超音波送出面)822を経て外部へ送出される。
図8を参照して、送信探触子800の動作について説明する。送信探触子800が超音波送出面822を測定試料Wの表面に当接させて測定試料Wの表面上に配置されると、送信探触子800の圧電素子820は、超音波送出面822に対する角度と同じだけ測定試料Wの表面に対して傾くように配置される。
一方、圧電素子820に単一の縦波振動子を採用した場合、圧電素子820は、印加されたパルス電圧により、所定の周波数の縦波を出力する。出力された縦波は、超音波送出面822を経て測定試料Wの表面の第1の位置に対して斜め方向に送出される。送出された縦波は、測定試料Wの表面の第1の位置に対して斜め方向に入射して、測定試料Wの表層に、表面SV波(図8中の破線)とレーリ波(図8中の実線)を同時に励振する。
次に、本実施形態の特徴である受信探触子900の構成について、図を基に説明する。
超音波伝搬媒体931は、測定試料Wの表層を伝搬した表面SV波及びレーリ波を、横波SV波あるいは縦波に変換する。
このような圧電素子930を備える受信探触子900は、圧電素子930を、第2の位置から出射して超音波伝搬媒体931により変換された横波SV波あるいは縦波をほぼ垂直に受信するように配置している。
圧電素子820に単一の横波振動子、圧電素子930に単一の縦波振動子が採用された場合、受信探触子900は、送信探触子800から送出された横波SV波によって、励振されて伝搬したレーリ波及び表面SV波を、超音波伝搬媒体931で縦波に変換して圧電素子930で縦波を受信し、縦波の検出信号として増幅器600へ出力する。
圧電素子820に単一の縦波振動子の採用によっても、レーリ波及び表面SV波を伝搬させることができ、また、受信においても、これら超音波を超音波伝搬媒体931における横波SV波への変換を通して、横波SV波として横波検出用の圧電素子930で検出できる。
測定試料Wの表面上に配置された送信探触子800は、圧電素子820が出力した横波SV波を測定試料Wの表面の第1の位置に送出する。送出された横波SV波は、測定試料Wの表層に、レーリ波と表面SV波を同時に励振する。ここまでが送出ステップである。
一方、送信探触子800の圧電素子820に単一の縦波振動子を採用し、受信探触子900の圧電素子930に単一の横波振動子を採用した場合、圧電素子820から縦波を送出し、送出された縦波はレーリ波と表面SV波を励振し、超音波伝搬媒体931にて励振されたレーリ波と表面SV波を縦波に変換する。
2,2a,200,800 送信探触子
3,9,300,900 受信探触子
4 パルス発生器
5,6,600 増幅器
7 波形採取装置
8 評価装置
20,20a,20b,820 圧電素子
21,21a,31,91,821,931 超音波伝搬媒体
22,22a,822 超音波送出面
30,30a,30b,90,90a,90b,930 圧電素子
32,92,932 超音波入射面
110 送受信制御部
120 信号処理装置
130a,130b 電磁石電源
400a,400b,400c 電磁超音波センサ
410 コイル
W 測定試料
Claims (19)
- 被検体試料の表層に存在する残留応力を、前記被検査試料の表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価方法であって、
振動形態の異なる複数種類の超音波を前記被検査試料の表層へ送出することで、被検査試料の表層に振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波を励振する送出ステップと、
前記被検査試料の表層を伝搬する前記複数種類の伝搬超音波を受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信された複数種類の伝搬超音波の各々の伝搬時間を算出し、当該算出された伝搬時間に基づいて前記残留応力を評価する評価ステップと、を備えることを特徴とする残留応力評価方法。 - 前記送出ステップが、前記複数種類の超音波を、前記被検体試料の表面上の第1の位置へ送出し、
前記受信ステップが、前記複数種類の伝搬超音波を、前記被検体試料の表面上の前記第1の位置とは異なる第2の位置から受信することを特徴とする請求項1に記載の残留応力評価方法。 - 前記受信ステップで受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SH波であることを特徴とする請求項1又は2に記載の残留応力評価方法。
- 前記送出ステップが、前記複数種類の超音波として、SH波及びSV波を送出し、
前記受信ステップが、前記複数種類の伝搬超音波として、前記送出ステップで送出されたSH波及びSV波によって励振されて伝搬したレーリ波及び表面SH波を受信することを特徴とする請求項1又は2に記載の残留応力評価方法。 - 前記受信ステップが、前記伝搬したレーリ波及び表面SH波の前記第2の位置からの出射角に応じて、当該レーリ波及び表面SH波をそれぞれ異なる位置で受信することを特徴とする請求項4に記載の残留応力評価方法。
- 前記受信ステップが、前記レーリ波を縦波として検出するとともに、前記表面SH波を横波として検出することを特徴とする請求項5に記載の残留応力評価方法。
- 前記受信ステップで受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SV波であることを特徴とする請求項1又は2に記載の残留応力評価方法。
- 前記送出ステップが、縦波あるいは横波の単一振動子より、縦波あるいはSV波を送出することにより前記被検査試料に、前記複数種類の伝搬超音波としてレーリ波及び表面SV波を励振させる形態であり、
前記受信ステップが、励振されて伝搬したレーリ波及び表面SV波の受信を、単一の縦波あるいは横波振動子で受信することを特徴とする請求項7記載の残留応力評価方法。 - 被検体試料の表層に存在する残留応力を、前記被検査試料の表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価装置であって、
振動形態の異なる複数種類の超音波を前記被検査試料の表層へ送出することで、被検査試料の表層に振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波を励振する送出部と、
前記被検査試料の表層を伝搬する前記複数種類の伝搬超音波を受信する受信部と、
前記受信部で受信された複数種類の伝搬超音波の各々の伝搬時間を算出し、当該算出された伝搬時間に基づいて前記残留応力を評価する評価部と、を備えることを特徴とする残留応力評価装置。 - 前記送出部が、前記複数種類の超音波を、前記被検体試料の表面上の第1の位置へ送出し、
前記受信部が、前記複数種類の伝搬超音波を、前記第1の位置とは異なる前記被検体試料の表面上の第2の位置から受信することを特徴とする請求項9に記載の残留応力評価装置。 - 前記送出部が、前記複数種類の超音波を送出する単一の第1超音波振動子を有し、
前記受信部が、前記複数種類の伝搬超音波を受信する単一の第1超音波振動子を有することを特徴とする請求項9又は10に記載の残留応力評価装置。 - 前記受信部で受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SH波であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の残留応力評価装置。
- 前記送出部が、前記複数種類の超音波として、SH波及びSV波を送出し、
前記受信部が、前記複数種類の伝搬超音波として、前記送出部で送出されたSH波及びSV波によって励振されて伝搬したレーリ波及び表面SH波を受信することを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の残留応力評価装置。 - 前記送出部が、前記複数種類の超音波を送出する単一の第1超音波振動子を有し、
前記受信部が、前記伝搬したレーリ波の前記第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて前記レーリ波を受信する第2超音波振動子と、前記第2超音波振動子とは異なる超音波振動子であって、前記伝搬した表面SH波の前記第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて前記SH波を受信する第3超音波振動子と、を有することを特徴とする請求項9又は10に記載の残留応力評価装置。 - 前記送出部が、前記第1の位置へSV波を送出する第4超音波振動子と、前記第4超音波振動子とは異なる角度で超音波を送出する超音波振動子であって、前記第1の位置へ前記SH波を送出する第5超音波振動子と、を有し、
前記受信部が、前記伝搬したレーリ波の前記第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて前記レーリ波を受信する第2超音波振動子と、前記第2超音波振動子とは異なる超音波振動子であって、前記伝搬した表面SH波の前記第2の位置からの出射角に応じた位置に設けられて前記SH波を受信する第3超音波振動子と、を有することを特徴とする請求項9又は10に記載の残留応力評価装置。 - 前記第2超音波振動子が、前記レーリ波を縦波として受信し、
前記第3超音波振動子が、前記SH波を横波として受信することを特徴とする請求項14又は15に記載の残留応力評価装置。 - 前記送出部が、電磁超音波センサで構成され、
前記受信部が、電磁超音波センサで構成されることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の残留応力評価装置。 - 前記受信部で受信される前記複数種類の伝搬超音波が、レーリ波及び表面SV波であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の残留応力評価装置。
- 前記送出部が、縦波あるいは横波の単一振動子で構成され、
前記受信部が、縦波あるいは横波の単一振動子で構成されることを特徴とする請求項18に記載の残留応力評価装置。
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