JP4653624B2 - Crystal grain size measuring device, crystal grain size measuring method, program, and computer-readable storage medium - Google Patents

Crystal grain size measuring device, crystal grain size measuring method, program, and computer-readable storage medium Download PDF

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Description

本発明は、超音波を用いて被計測板の結晶粒径を計測する結晶粒径計測装置、結晶粒径計測方法、当該結晶粒径計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。   The present invention relates to a crystal grain size measuring apparatus, a crystal grain size measuring method, a program for causing a computer to execute the crystal grain size measuring method, and a program for storing the program. The present invention relates to a computer-readable storage medium.

従来、鋼板等の材料の結晶粒径を計測する方法として、材料の組織の顕微鏡写真を撮ることによって計測する方法が知られている。しかし、この方法は破壊試験であるため、例えば、鋼板等の製造プロセスおいては使用することができなかった。そこで、鋼板等の材料の結晶粒径を非破壊試験で計測する方法として、電磁超音波（ＥＭＡＴ）による共振法を利用した計測が考えられている。   Conventionally, as a method of measuring the crystal grain size of a material such as a steel plate, a method of measuring by taking a micrograph of the structure of the material is known. However, since this method is a destructive test, it could not be used, for example, in a manufacturing process for steel plates. Therefore, as a method for measuring the crystal grain size of a material such as a steel plate in a nondestructive test, measurement using a resonance method by electromagnetic ultrasonic waves (EMAT) is considered.

この電磁超音波による共振法を利用した従来の結晶粒径の計測方法の一例について、以下に説明する。
図９は、電磁超音波（ＥＭＡＴ）による共振法を説明するための概略図である。
図９において、１１１は電磁超音波振動子であり、電磁超音波の発信と受信の両方に用いられる。１１２は板状材料からなる板厚ｄの被計測板である。電磁超音波振動子１１１に交流電圧を加えつつ、その交流電圧の周波数を連続的に変化させると、次の数式１が成り立つときに被計測板１１２内部に超音波の共振がおこる。 An example of a conventional method for measuring the crystal grain size using the resonance method using electromagnetic ultrasonic waves will be described below.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a resonance method using electromagnetic ultrasonic waves (EMAT).
In FIG. 9, reference numeral 111 denotes an electromagnetic ultrasonic transducer, which is used for both transmission and reception of electromagnetic ultrasonic waves. Reference numeral 112 denotes a plate to be measured having a plate thickness d made of a plate-like material. When an alternating voltage is applied to the electromagnetic ultrasonic transducer 111 and the frequency of the alternating voltage is continuously changed, ultrasonic resonance occurs inside the measurement target plate 112 when the following formula 1 is satisfied.

Figure 0004653624
Figure 0004653624

数式１において、ｄは被計測板１１２の板厚、λは超音波の波長、ｎは正の整数である。すなわち、被計測板１１２の板厚ｄが超音波の波長λの半分の整数倍のときに超音波の共振がおこる。ここで、ｎが１、２、３、…のときの共振をそれぞれ１次、２次、３次、…の共振という。図９には、一例として２次の共振状態時に形成される定在波を示している。一方、超音波の速度Ｖ、波長λ、周波数ｆの間には、次の数式２が成り立つことが一般的によく知られている。   In Formula 1, d is the plate thickness of the measurement target plate 112, λ is the wavelength of the ultrasonic wave, and n is a positive integer. That is, ultrasonic resonance occurs when the thickness d of the measurement target plate 112 is an integral multiple of half the wavelength λ of the ultrasonic wave. Here, the resonances when n is 1, 2, 3,... Are called primary, secondary, tertiary,. FIG. 9 shows a standing wave formed in the secondary resonance state as an example. On the other hand, it is generally well known that the following formula 2 holds between the ultrasonic velocity V, wavelength λ, and frequency f.

Figure 0004653624
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また、数式１、数式２から、次の数式３を導くことができる。   Further, from the formulas 1 and 2, the following formula 3 can be derived.

Figure 0004653624
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そして、数式３のｆはｎ次の共振のときの周波数であるので、これを明確に示すためにｆnと書き直すと、次の数式４となる。 Since f in Formula 3 is the frequency at the n-th resonance, rewriting as f n to clearly show this, Formula 4 is obtained.

Figure 0004653624
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この共振周波数の測定に関しては、例えば、電磁超音波振動子１１１において、周波数を連続的に変化させた超音波を被計測板１１２に対して発振し、被計測板１１２の板厚方向に伝播した超音波の共振スペクトルを計測することによって行われる。図１０に、共振スペクトルの計測結果の一例を示した特性図を示す。   Regarding the measurement of the resonance frequency, for example, in the electromagnetic ultrasonic transducer 111, an ultrasonic wave whose frequency is continuously changed oscillates with respect to the measurement target plate 112 and propagates in the thickness direction of the measurement target plate 112. This is done by measuring the resonance spectrum of the ultrasonic wave. FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of the measurement result of the resonance spectrum.

ここで、図１０は、横軸に発振した超音波の周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に検出した超音波波形（減衰波形）のエネルギー値をとったものを示している。また、図１０には、被計測板１１２として、板厚が０．３５ｍｍで平均結晶粒径が４０．４μｍのものと、板厚が０．３５ｍｍで平均結晶粒径が８７．５μｍのものの２種類の共振スペクトルが示されており、それぞれエネルギー値が最も大きい最大のエネルギー値Ｐ１及びＰ２における周波数は共振周波数に相当するものである。   Here, FIG. 10 shows a frequency (MHz) of the ultrasonic wave oscillated on the horizontal axis and an energy value of the detected ultrasonic waveform (attenuation waveform) on the vertical axis. In FIG. 10, the measurement target plate 112 has a plate thickness of 0.35 mm and an average crystal grain size of 40.4 μm, and a plate thickness of 0.35 mm and an average crystal grain size of 87.5 μm. The types of resonance spectra are shown, and the frequencies at the maximum energy values P1 and P2 having the largest energy values respectively correspond to the resonance frequencies.

そして、従来の結晶粒径計測装置では、この共振周波数域における定在波の減衰量から、被計測板１１２の結晶粒径を算出するものであった（例えば、下記の特許文献１〜４を参照）。   Then, in the conventional crystal grain size measuring device, the crystal grain size of the measurement target plate 112 is calculated from the attenuation amount of the standing wave in this resonance frequency range (for example, the following Patent Documents 1 to 4 are used). reference).

特開２００１−３４３３６５号公報JP 2001-343365 A 特開２００１−３４３３６６号公報JP 2001-343366 A 特開平６−１４８１４８号公報JP-A-6-148148 特開平６−３４７４４９号公報JP-A-6-347449

図１０に示した共振スペクトルの計測結果からもわかるように、結晶粒径の大きいもの（図１０の例では、平均結晶粒径が８７．５μｍのもの）は、結晶粒径の小さいもの（図１０の例では、平均結晶粒径が４０．４μｍのもの）に比べて、共振周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値が小さくなり、また、共振しない他の周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値の割合が大きくなっている。これは、結晶粒径が大きいほど、発振した超音波における結晶粒の界面での散乱が大きいためであると考えられる。   As can be seen from the measurement result of the resonance spectrum shown in FIG. 10, a crystal grain having a large crystal grain size (in the example of FIG. 10, an average crystal grain diameter of 87.5 μm) has a small crystal grain diameter (FIG. 10). In the example 10, the energy value of the ultrasonic waveform (attenuation waveform) at the resonance frequency is smaller than that of the average crystal grain size of 40.4 μm, and the ultrasonic waveform (attenuation) at other frequencies that do not resonate. The ratio of the energy value of (waveform) is large. This is presumably because the larger the crystal grain size, the greater the scattering at the crystal grain interface in the oscillated ultrasonic wave.

図１０の例では、被計測板１１２の板厚ｄがともに０．３５ｍｍ（３５０μｍ）であるため、平均結晶粒径が４０．４μｍのものでは被計測板１１２の板厚方向に約８〜９個の結晶粒が存在し、平均結晶粒径が８７．５μｍのものでは被計測板１１２の板厚方向にわずか４個程度の結晶粒が存在することになる。すなわち、被計測板１１２の板厚ｄに対して結晶粒径の大きさの比率が高くなってくると、換言すれば、被計測板１１２の結晶粒径に対して被計測板１１２の板厚ｄが薄くなってくると、上述したように、共振周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値が小さくなり、また、共振しない他の周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値の割合が大きくなっていく。   In the example of FIG. 10, since the plate thickness d of the plate to be measured 112 is both 0.35 mm (350 μm), about 8 to 9 in the plate thickness direction of the plate to be measured 112 when the average crystal grain size is 40.4 μm. If the average crystal grain size is 87.5 μm, only about four crystal grains exist in the thickness direction of the measurement target plate 112. That is, when the ratio of the crystal grain size to the plate thickness d of the plate to be measured 112 becomes higher, in other words, the plate thickness of the plate to be measured 112 with respect to the crystal particle size of the plate to be measured 112. As d decreases, the energy value of the ultrasonic waveform (attenuation waveform) at the resonance frequency decreases as described above, and the ratio of the energy value of the ultrasonic waveform (attenuation waveform) at other frequencies that do not resonate. Is getting bigger.

しかしながら、従来の結晶粒径計測装置では、共振周波数域に基づいて被計測板１１２の結晶粒径を算出するようにしていたため、被計測板１１２の板厚ｄが薄いものであるほど、結晶粒径の大きさに起因した超音波の散乱による結晶粒径の計測誤差が大きくなってしまい、結晶粒径を高精度に計測することが困難であるといった問題があった。   However, in the conventional crystal grain size measuring apparatus, the crystal grain size of the plate to be measured 112 is calculated based on the resonance frequency range. Therefore, the smaller the plate thickness d of the plate to be measured 112 is, the smaller the crystal grain size is. The measurement error of the crystal grain size due to the scattering of the ultrasonic wave due to the size of the diameter becomes large, and there is a problem that it is difficult to measure the crystal grain size with high accuracy.

本発明は上述の問題点にかんがみてなされたものであり、被計測板の板厚が非常に薄い場合であっても、被計測板の結晶粒径を高精度に計測することができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, so that the crystal grain size of the plate to be measured can be measured with high accuracy even when the plate thickness of the plate to be measured is very thin. The purpose is to do.

本発明の結晶粒径計測装置は、被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振手段と、前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出手段と、前記波形検出手段で検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出手段と、前記エネルギー値算出手段で算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出手段と、前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出手段と、前記比算出手段で算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段とを有する。   The crystal grain size measuring apparatus according to the present invention includes an ultrasonic oscillator that oscillates an ultrasonic wave in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate, Based on the waveform of the ultrasonic wave detected at the predetermined position and the waveform of the ultrasonic wave detected by the waveform detecting unit, the waveform of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the thickness direction of the measurement target plate An energy value calculating means for calculating an energy value of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region, and a maximum energy value of the ultrasonic wave at the resonance frequency among the energy values calculated by the energy value calculating means. A maximum energy value detecting means for detecting the energy value of the sensor, and calculating a ratio between the maximum energy value and an energy value other than the maximum energy value. A calculation unit, based on the ratio of the energy values calculated by said ratio calculating means, said having a crystal grain diameter calculating means for calculating a crystal grain size in the measurement plate.

本発明の結晶粒径計測方法は、被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振ステップと、前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出ステップと、前記波形検出ステップで検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出ステップと、前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出ステップと、前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出ステップと、前記比算出ステップで算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとを有する。   The crystal grain size measuring method of the present invention includes an ultrasonic oscillation step of oscillating ultrasonic waves in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a plate thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate, Based on the waveform detection step for detecting the waveform of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the thickness direction of the measurement target plate at the predetermined position, and the waveform of the ultrasonic wave detected in the waveform detection step. An energy value calculating step for calculating an energy value of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region, and a maximum energy value of the ultrasonic wave at the resonance frequency among the energy values calculated in the energy value calculating step. A maximum energy value detecting step for detecting a maximum energy value, the maximum energy value, and other energy other than the maximum energy value. It has a ratio calculating step of calculating a ratio of the ghee values, based on the ratio of the energy values calculated by the ratio calculating step, and a crystal grain diameter calculating step for calculating the crystal grain size in the target measurement plate.

本発明のプログラムは、被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振ステップと、前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出ステップと、前記波形検出ステップで検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出ステップと、前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出ステップと、前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出ステップと、前記比算出ステップで算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップとをコンピュータに実行させるためのものである。   The program of the present invention includes an ultrasonic oscillation step for oscillating ultrasonic waves in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a plate thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate, The waveform of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the plate thickness direction is detected at the predetermined position, and the predetermined waveform is based on the waveform of the ultrasonic wave detected at the waveform detection step. An energy value calculating step for calculating an ultrasonic energy value at each frequency in the frequency domain, and a maximum energy value that is an ultrasonic energy value at the resonance frequency is selected from the energy values calculated in the energy value calculating step. Maximum energy value detection step to detect, the maximum energy value, and other energy other than the maximum energy value And a crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size in the measurement target plate based on the ratio of energy values calculated in the ratio calculating step. Is.

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムをコンピュータに読み取り可能に記憶する。   The computer-readable storage medium of the present invention stores the program in a computer-readable manner.

本発明によれば、被計測板の板厚が非常に薄い場合であっても、被計測板の結晶粒径を高精度に計測することができる。   According to the present invention, the crystal grain size of the plate to be measured can be measured with high accuracy even when the plate thickness of the plate to be measured is very thin.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１０１は支持体１０２によって支持された鋼板等からなる板厚ｄの被計測板であり、１００は被計測板１０１の結晶粒径を測定する結晶粒径計測装置である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a crystal grain size measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a plate to be measured having a plate thickness d made of a steel plate supported by a support 102, and 100 is a crystal grain size measuring device that measures the crystal grain size of the plate to be measured 101.

図１の結晶粒径計測装置１００において、１０は、被計測板１０１の表面の所定位置に配置され、被計測板１０１に対して超音波を送信するとともに被計測板１０１の板厚方向に伝播した当該超音波を受信する送受信プローブである。なお、この送受信プローブ１０は、例えば、電磁超音波振動子等で形成されている。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, 10 is arranged at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101, transmits ultrasonic waves to the measurement target plate 101 and propagates in the thickness direction of the measurement target plate 101. It is the transmission / reception probe which receives the said ultrasonic wave. The transmission / reception probe 10 is formed of, for example, an electromagnetic ultrasonic transducer.

図１の結晶粒径計測装置１００において、２０は、超音波を発振する超音波発振手段であり、被計測板１０１の表面の所定位置に配置された送受信プローブ１０を介して、被計測板１０１の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振するものである。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 in FIG. 1, reference numeral 20 denotes an ultrasonic oscillation unit that oscillates ultrasonic waves, and the measurement target plate 101 is connected via a transmission / reception probe 10 arranged at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101. The ultrasonic wave in a predetermined frequency region including the resonance frequency in the plate thickness direction is oscillated.

図１の結晶粒径計測装置１００において、３０は、超音波発振手段２０から発振され、被計測板１０１の板厚方向に伝播した所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形（減衰波形）を、所定位置に配置された送受信プローブ１０を介して検出する波形検出手段である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, reference numeral 30 denotes an ultrasonic waveform (attenuation waveform) at each frequency in a predetermined frequency region that is oscillated from the ultrasonic oscillation means 20 and propagates in the thickness direction of the measurement target plate 101. Is a waveform detecting means for detecting the signal via the transmission / reception probe 10 arranged at a predetermined position.

図１の結晶粒径計測装置１００において、４０は、波形検出手段３０で検出した超音波の波形（減衰波形）に基づいて、所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出手段である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 in FIG. 1, reference numeral 40 denotes energy for calculating an ultrasonic energy value at each frequency in a predetermined frequency region based on an ultrasonic waveform (attenuation waveform) detected by the waveform detection unit 30. It is a value calculation means.

図１の結晶粒径計測装置１００において、５０は、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値の中から、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出手段である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, reference numeral 50 denotes maximum energy value detection means for detecting the maximum energy value, which is the energy value of the ultrasonic wave at the resonance frequency, from the energy values calculated by the energy value calculation means 40. It is.

図１の結晶粒径計測装置１００において、６０は、最大エネルギー値検出手段５０で検出した最大のエネルギー値と、エネルギー値算出手段４０で算出した当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出手段である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, reference numeral 60 denotes a maximum energy value detected by the maximum energy value detection unit 50 and an energy value other than the maximum energy value calculated by the energy value calculation unit 40. It is a ratio calculation means for calculating the ratio.

図１の結晶粒径計測装置１００において、７０は、予め実験等により算出した、前記最大のエネルギー値と前記他のエネルギー値との比に対する平均結晶粒径の相関値を記憶する相関値記憶部である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, a correlation value storage unit 70 stores a correlation value of an average crystal grain size with respect to a ratio between the maximum energy value and the other energy value, which is calculated in advance through experiments or the like. It is.

図１の結晶粒径計測装置１００において、８０は、比算出手段６０で算出したエネルギー値の比に基づいて、相関値記憶部７０に記憶されている相関値を参照することにより、被計測板１０１における平均結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段である。   In the crystal grain size measuring apparatus 100 of FIG. 1, reference numeral 80 denotes a plate to be measured by referring to the correlation value stored in the correlation value storage unit 70 based on the ratio of energy values calculated by the ratio calculation means 60. 101 is a crystal grain size calculating means for calculating an average crystal grain size in 101.

次に、結晶粒径計測装置１００における計測方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る結晶粒径計測装置１００で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。 Next, a measuring method in the crystal grain size measuring apparatus 100 will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a crystal grain size measuring method performed by the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.

まず、送受信プローブ１０を被計測板１０１の表面の所定位置に配置した後、ステップＳ１０１では、超音波発振手段２０は、この送受信プローブ１０を介して、被計測板１０１の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を、それぞれ各周波数ごとに独立して発振する。   First, after the transmission / reception probe 10 is arranged at a predetermined position on the surface of the measurement target plate 101, in step S <b> 101, the ultrasonic oscillation means 20 causes the resonance frequency in the thickness direction of the measurement target plate 101 to pass through the transmission / reception probe 10. Are oscillated independently for each frequency.

このステップＳ１０１では、例えば、図３に示すような、いわゆるバースト波を各周波数ごとに発振する。図３には、バースト波として周波数３ＭＨｚのものを５波発振する例を示している。また、本実施形態においては、発振する超音波の所定の周波数領域として、周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚを例にして以下に説明を行う。   In this step S101, for example, a so-called burst wave as shown in FIG. 3 is oscillated for each frequency. FIG. 3 shows an example of oscillating five burst waves having a frequency of 3 MHz. In the present embodiment, the following description will be given by taking a frequency of 3 MHz to 5 MHz as an example as the predetermined frequency region of the oscillating ultrasonic wave.

続いて、ステップＳ１０２では、波形検出手段３０は、超音波発振手段２０から発振され、被計測板１０１の板厚方向に伝播した所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数における超音波の波形（減衰波形）を、所定位置に配置された送受信プローブ１０を介して検出する。   Subsequently, in step S102, the waveform detection unit 30 oscillates the ultrasonic wave at each frequency in a predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz) oscillated from the ultrasonic oscillation unit 20 and propagated in the thickness direction of the measurement target plate 101. A waveform (attenuation waveform) is detected via the transmission / reception probe 10 arranged at a predetermined position.

図４は、波形検出手段３０で検出したある周波数における超音波の波形の一例を示した図である。
図４に示された超音波の波形は、その縦軸に超音波の振幅の大きさを電圧（Ｖ）で示しており、その横軸に経過時間（ｔ）を示したものである。本実施形態では、波形検出手段３０において、第１波の超音波を検出してから所定時間Ｔまでに到達した超音波の波形を検出している。 FIG. 4 is a diagram showing an example of an ultrasonic waveform at a certain frequency detected by the waveform detection means 30.
The ultrasonic waveform shown in FIG. 4 shows the amplitude of the ultrasonic wave in voltage (V) on the vertical axis and the elapsed time (t) on the horizontal axis. In the present embodiment, the waveform detection means 30 detects the waveform of the ultrasonic wave that has reached the predetermined time T after detecting the first wave of ultrasonic waves.

続いて、ステップＳ１０３では、エネルギー値算出手段４０は、波形検出手段３０で検出した超音波の波形（減衰波形）に基づいて、所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数における超音波のエネルギー値を算出する。図５は、図４の超音波の検出波形に対するエネルギー値の算出イメージを示した図である。図５の斜線で示した部分の積分値の合計が算出されるエネルギー値となる。   Subsequently, in step S103, the energy value calculation means 40, based on the ultrasonic waveform (attenuation waveform) detected by the waveform detection means 30, the ultrasonic wave at each frequency in a predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz). Calculate the energy value. FIG. 5 is a diagram showing a calculation image of energy values for the ultrasonic detection waveform of FIG. The sum of the integral values of the portion indicated by the oblique lines in FIG. 5 is the calculated energy value.

続いて、ステップＳ１０４では、最大エネルギー値検出手段５０は、ステップＳ１０３においてエネルギー値算出手段４０で算出した、所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数におけるエネルギー値の中から、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する。   Subsequently, in step S104, the maximum energy value detection means 50 determines the resonance frequency at the resonance frequency from the energy values at each frequency in the predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz) calculated by the energy value calculation means 40 in step S103. The maximum energy value, which is the ultrasonic energy value, is detected.

図６は、エネルギー値算出手段４０で算出された、所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数における超音波のエネルギー値の特性図である。図６には、縦軸に超音波のエネルギー値を示し、横軸に周波数を示している。また、図６は、平均結晶粒径が１２．０μｍ、２０．５μｍ、３５．７μｍ及び５３．６μｍである各被計測板１０１の所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数における超音波のエネルギー値の特性図を示している。そして、最大エネルギー値検出手段５０は、図６の例では、平均結晶粒径が１２．０μｍである被計測板１０１の場合には最大のエネルギー値Ｐ３を検出し、平均結晶粒径が２０．５μｍである被計測板１０１の場合には最大のエネルギー値Ｐ４を検出し、平均結晶粒径が３５．７μｍである被計測板１０１の場合には最大のエネルギー値Ｐ５を検出し、平均結晶粒径が５３．６μｍである被計測板１０１の場合には最大のエネルギー値Ｐ６を検出する。ここで、これらの最大のエネルギー値Ｐ３〜Ｐ６は、各被計測板１０１の板厚方向における共振周波数の超音波のエネルギー値に相当するものである。   FIG. 6 is a characteristic diagram of the energy value of the ultrasonic wave at each frequency in a predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz) calculated by the energy value calculation means 40. In FIG. 6, the vertical axis represents the ultrasonic energy value, and the horizontal axis represents the frequency. FIG. 6 shows ultrasonic waves at each frequency in a predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz) of each measurement target plate 101 having an average crystal grain size of 12.0 μm, 20.5 μm, 35.7 μm, and 53.6 μm. The characteristic figure of energy value of is shown. In the example of FIG. 6, the maximum energy value detection means 50 detects the maximum energy value P3 in the case of the measurement target plate 101 having an average crystal grain size of 12.0 μm, and the average crystal grain size is 20. The maximum energy value P4 is detected in the case of the measurement target plate 101 having a thickness of 5 μm, and the maximum energy value P5 is detected in the case of the measurement target plate 101 having an average crystal grain size of 35.7 μm. In the case of the plate to be measured 101 having a diameter of 53.6 μm, the maximum energy value P6 is detected. Here, these maximum energy values P <b> 3 to P <b> 6 correspond to ultrasonic energy values of the resonance frequency in the plate thickness direction of each measurement target plate 101.

続いて、ステップＳ１０５では、比算出手段６０は、最大エネルギー値検出手段５０で検出した最大のエネルギー値と、エネルギー値算出手段４０で算出した当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する。   Subsequently, in step S105, the ratio calculation unit 60 compares the maximum energy value detected by the maximum energy value detection unit 50 with an energy value other than the maximum energy value calculated by the energy value calculation unit 40. Is calculated.

このステップＳ１０５での比算出手段６０によるエネルギー値の比の具体的な算出方法としては、いくつかの方法が考えられる。
第１の方法としては、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値のうち、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の平均値を前記他のエネルギー値として、前記最大のエネルギー値との比を算出する方法である。第２の方法としては、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値のうち、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の中で最も大きいエネルギー値を前記他のエネルギー値として、前記最大のエネルギー値との比を算出する方法である。なお、本発明においては、比算出手段６０によるエネルギー値の比の算出方法としては、これらの具体的な算出方法に限定されるものではない。 As a specific calculation method of the ratio of energy values by the ratio calculation means 60 in step S105, several methods can be considered.
As a first method, among the energy values calculated by the energy value calculation means 40, an average value of each energy value excluding the maximum energy value that is an ultrasonic energy value at the resonance frequency is used as the other energy value. This is a method of calculating a ratio with the maximum energy value. As the second method, among the energy values calculated by the energy value calculation means 40, the largest energy value among the energy values excluding the maximum energy value that is the energy value of the ultrasonic wave at the resonance frequency is set as the other energy value. This is a method of calculating a ratio with the maximum energy value as the energy value of. In the present invention, the energy value ratio calculation method by the ratio calculation means 60 is not limited to these specific calculation methods.

続いて、ステップＳ１０６では、結晶粒径算出手段８０は、ステップＳ１０５において比算出手段６０で算出したエネルギー値の比に基づいて、被計測板１０１における平均結晶粒径を算出する。   Subsequently, in step S106, the crystal grain size calculator 80 calculates the average crystal grain size in the measurement target plate 101 based on the ratio of the energy values calculated by the ratio calculator 60 in step S105.

ここで、具体的に、被計測板１０１の平均結晶粒径の算出方法について説明する。
まず、被計測板１０１と同一工程で形成したサンプル板に対して、前記最大のエネルギー値と前記他のエネルギー値との比と、平均結晶粒径との関係を予め実験等により求める。図７は、最大のエネルギー値と他のエネルギー値との比と、平均結晶粒径との関係を示した特性図である。そして、図７に示すように、求めた特性値に対して近似処理を行って、最大のエネルギー値と他のエネルギー値との比に対する平均結晶粒径の相関値を算出し、算出した各相関値を予め相関値記憶部７０に記憶しておく。そして、結晶粒径算出手段８０は、比算出手段６０で算出されたエネルギー値の比に基づいて、相関値記憶部７０に記憶されている該当する平均結晶粒径の相関値を抽出して、被計測板１０１における平均結晶粒径を算出する。 Here, a method for calculating the average crystal grain size of the measurement target plate 101 will be specifically described.
First, for a sample plate formed in the same process as the plate to be measured 101, a relationship between the ratio between the maximum energy value and the other energy value and the average crystal grain size is obtained in advance by experiments or the like. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the ratio of the maximum energy value and other energy values and the average crystal grain size. Then, as shown in FIG. 7, the obtained characteristic value is approximated to calculate the correlation value of the average crystal grain size with respect to the ratio between the maximum energy value and other energy values, and each calculated correlation The value is stored in the correlation value storage unit 70 in advance. Then, the crystal grain size calculating means 80 extracts the correlation value of the corresponding average crystal grain size stored in the correlation value storage unit 70 based on the ratio of the energy values calculated by the ratio calculating means 60, The average crystal grain size in the measurement target plate 101 is calculated.

このステップＳ１０１〜ステップＳ１０６までの処理を経ることにより、共振スペクトルにおける超音波の最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比に基づいた被計測板１０１の平均結晶粒径の算出が行われる。   By performing the processing from step S101 to step S106, the average crystal of the plate to be measured 101 based on the ratio between the maximum energy value of the ultrasonic wave in the resonance spectrum and the energy value other than the maximum energy value. The particle size is calculated.

次に、本発明者は、［発明が解決しようとする課題］の欄で指摘した事項、すなわち、図１０に示した平均結晶粒径が小さい被計測板（４０．４μｍ）に対して平均結晶粒径が大きい被計測板（８７．５μｍ）の共振周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値が小さくなり、かつ、共振しない他の周波数における超音波波形（減衰波形）のエネルギー値の割合が大きくなるという事象の考察を行った。   Next, the present inventor found that the average crystal was compared with the matter pointed out in the column of [Problems to be solved by the invention], that is, the measurement target plate (40.4 μm) having a small average crystal grain size shown in FIG. Ratio of the energy value of the ultrasonic waveform (attenuation waveform) at the resonance frequency of the plate to be measured (87.5 μm) having a large particle size decreases and the frequency of the ultrasonic waveform (attenuation waveform) at other frequencies that do not resonate I considered the phenomenon that becomes larger.

まず、本発明者は、上述した事象が生じる要因として、結晶粒の結晶方位に注目し、図１０における被計測板とは異なるサンプルではあるが、平均結晶粒径が小さい被計測板と、当該被計測板に比べて平均結晶粒径が大きい被計測板のそれぞれについて、板厚方向の主な結晶方位について計測を行った。この際、被計測板として鋼板を用いて計測を行った。図８にその結果を示す。   First, the present inventor pays attention to the crystal orientation of crystal grains as a factor that causes the above-described event, and is a sample different from the measurement target plate in FIG. For each of the plates to be measured having a larger average crystal grain size than the plate to be measured, the main crystal orientation in the plate thickness direction was measured. Under the present circumstances, it measured using the steel plate as a to-be-measured board. FIG. 8 shows the result.

図８に示すように、板厚方向の主な結晶方位については、平均結晶粒径が小さい被計測板では結晶方位＜１１１＞となり、平均結晶粒径が大きい被計測板では結晶方位＜１１１＞と＜１１０＞となる結果が得られた。そして、本発明者は、この結晶方位から、各被計測板の板厚方向における共振周波数を算出することを試みた。以下に、その算出方法を示す。   As shown in FIG. 8, the main crystal orientation in the plate thickness direction is the crystal orientation <111> for the measurement target plate having a small average crystal grain size, and the crystal orientation <111> for the measurement target plate having a large average crystal grain size. And <110> were obtained. And this inventor tried calculating the resonant frequency in the plate | board thickness direction of each to-be-measured board from this crystal orientation. The calculation method is shown below.

被計測板として鋼板を用いた場合、その結晶は立方晶であり、ｘ、ｙ、ｚ軸を結晶軸にとったときの弾性率テンソルＴは、次の数式５で表せることがわかっている。   When a steel plate is used as the plate to be measured, the crystal is cubic, and it is known that the elastic modulus tensor T when the x, y, and z axes are taken as the crystal axes can be expressed by the following Equation 5.

Figure 0004653624
Figure 0004653624

また、横波超音波の伝播方向が結晶方位＜１１１＞の場合には、その横波超音波の音速Ｖｓが、次の数式６で表せることがわかっている。   Further, it is known that when the propagation direction of the transverse wave ultrasonic wave is the crystal orientation <111>, the sound velocity Vs of the transverse wave ultrasonic wave can be expressed by the following Expression 6.

Figure 0004653624
Figure 0004653624

また、横波超音波の伝播方向が結晶方位＜１１０＞の場合には、その横波超音波の音速が２種類存在し、それぞれの音速Ｖｓ１及びＶｓ２が、次の数式７及び数式８で表せることがわかっている。   Further, when the propagation direction of the transverse wave ultrasonic wave is the crystal orientation <110>, there are two kinds of sound velocities of the transverse wave ultrasonic waves, and the sound velocities Vs1 and Vs2 can be expressed by the following equations 7 and 8. know.

Figure 0004653624
Figure 0004653624

ここで、数式６〜８において、鉄の単結晶の場合には、弾性定数Ｃ11が２．３３１×１０11（Ｎ／ｍ2）、弾性定数Ｃ44が１．１７８×１０11（Ｎ／ｍ2）、弾性定数Ｃ12が１．３５４×１０11（Ｎ／ｍ2）であり、密度ρが７．８６×１０3（ｋｇ／ｍ3）であることがわかっている。 Here, in the formulas 6 to 8, in the case of an iron single crystal, the elastic constant C 11 is 2.331 × 10 11 (N / m 2 ), and the elastic constant C 44 is 1.178 × 10 11 (N / m 2 ), the elastic constant C 12 is 1.354 × 10 11 (N / m 2 ), and the density ρ is 7.86 × 10 3 (kg / m 3 ).

平均結晶粒径が小さい被計測板では、主な結晶方位が＜１１１＞であるため、数式６に基づいて横波超音波の音速を算出すると、図８に示すように３０２３（ｍ／ｓ）となる結果が得られた。一方、平均結晶粒径が大きい被計測板では、主な結晶方位が＜１１１＞と＜１１０＞であるため、数式６〜数式８に基づいて横波超音波の音速を算出すると、図８に示すように３０２３（ｍ／ｓ）、２４９２（ｍ／ｓ）及び３８７１（ｍ／ｓ）の３種類の音速が混在する結果が得られた。   In the plate to be measured having a small average crystal grain size, the main crystal orientation is <111>. Therefore, when the sound speed of the transverse ultrasonic wave is calculated based on Equation 6, 3023 (m / s) is obtained as shown in FIG. The result was obtained. On the other hand, since the main crystal orientations are <111> and <110> in the plate to be measured having a large average crystal grain size, the sound speed of the transverse ultrasonic wave is calculated based on Equations 6 to 8, and is shown in FIG. Thus, the result of mixing three kinds of sound speeds of 3023 (m / s), 2492 (m / s) and 3871 (m / s) was obtained.

そして、各被計測板での横波超音波の音速から、数式４に基づいて共振周波数を算出すると（この場合、ｎ＝１とする）、図８に示すように、平均結晶粒径が小さい被計測板では、共振周波数が４．３１８（ＭＨｚ）の１種類のみ存在するのに対して、平均結晶粒径が大きい被計測板では、共振周波数が４．３１８（ＭＨｚ）、３．５６（ＭＨｚ）及び５．５３（ＭＨｚ）の３種類が存在する結果となった。   Then, when the resonance frequency is calculated based on Equation 4 from the sound velocity of the transverse wave ultrasonic waves at each measurement plate (in this case, n = 1), as shown in FIG. 8, the average crystal grain size is small. In the measurement plate, only one type of resonance frequency is 4.318 (MHz), whereas in the measurement target plate having a large average crystal grain size, the resonance frequencies are 4.318 (MHz) and 3.56 (MHz). ) And 5.53 (MHz).

これにより、平均結晶粒径が小さい被計測板では、共振周波数が１種類のみ存在するため、最大のエネルギー値の値が大きくなるとともに、共振しない他の周波数におけるのエネルギー値の割合が小さくなることが判明した。一方、平均結晶粒径が大きい被計測板では、共振周波数が３種類も存在するため、最大のエネルギー値の値が小さくなるとともに、当該最大のエネルギー値以外の他の周波数におけるのエネルギー値の割合が大きくなることが判明した。すなわち、本発明者は、被計測板を伝播する超音波のエネルギー値が当該被計測板の結晶方位に起因することを実証した。   As a result, in the plate to be measured having a small average crystal grain size, only one type of resonance frequency exists, so the maximum energy value increases and the ratio of energy values at other frequencies that do not resonate decreases. There was found. On the other hand, in the plate to be measured having a large average crystal grain size, since there are three types of resonance frequencies, the maximum energy value becomes small and the ratio of energy values at other frequencies other than the maximum energy value. Turned out to be large. That is, the present inventor has demonstrated that the energy value of the ultrasonic wave propagating through the measurement target plate is caused by the crystal orientation of the measurement target plate.

以上、説明したように、本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００では、超音波発振手段２０において、被計測板１０１の表面の所定位置に、被計測板１０１の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振し（ステップＳ１０１）、波形検出手段３０において、被計測板１０１の板厚方向に伝播した所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を前記所定位置で検出し（ステップＳ１０２）、エネルギー値算出手段４０において、波形検出手段３０で検出した超音波の波形に基づいて、所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出し（ステップＳ１０３）、最大エネルギー値検出手段５０において、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値の中から、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出し（ステップＳ１０４）、比算出手段６０において、前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出し（ステップＳ１０５）、結晶粒径算出手段８０において、比算出手段６０で算出したエネルギー値の比に基づいて、被計測板１０１における結晶粒径を算出するようにしている（ステップＳ１０６）。   As described above, in the crystal grain size measuring apparatus 100 according to this embodiment, the ultrasonic oscillation unit 20 sets the resonance frequency in the plate thickness direction of the plate 101 to be measured at a predetermined position on the surface of the plate 101 to be measured. The ultrasonic wave of the predetermined frequency area | region which includes is oscillated (step S101), and the waveform of the ultrasonic wave in each frequency of the predetermined frequency area | region propagated in the plate | board thickness direction of the to-be-measured board 101 in the waveform detection means 30 in the said predetermined position. Detection (step S102), the energy value calculation means 40 calculates the energy value of the ultrasonic wave at each frequency in a predetermined frequency region based on the ultrasonic waveform detected by the waveform detection means 30 (step S103). In the maximum energy value detecting means 50, the ultrasonic wave at the resonance frequency is selected from the energy values calculated by the energy value calculating means 40. The maximum energy value which is an energy value is detected (step S104), and the ratio calculation means 60 calculates the ratio between the maximum energy value and other energy values other than the maximum energy value (step S105). The crystal grain size calculation means 80 calculates the crystal grain size in the plate 101 to be measured based on the energy value ratio calculated by the ratio calculation means 60 (step S106).

また、本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００では、比算出手段６０におけるエネルギー値の比の算出方法の具体例として、以下の２つの態様を示している。
第１の態様としては、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値のうち、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の平均値を前記他のエネルギー値として、前記最大のエネルギー値との比を算出する方法である。第２の態様としては、エネルギー値算出手段４０で算出したエネルギー値のうち、共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の中で最も大きいエネルギー値を前記他のエネルギー値として、前記最大のエネルギー値との比を算出する方法である。なお、本発明においては、比算出手段６０によるエネルギー値の比の算出方法としては、これらの具体的な算出方法に限定されるものではない。 Moreover, in the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the following two modes are shown as specific examples of the energy value ratio calculation method in the ratio calculation means 60.
As a 1st aspect, the average value of each energy value except the maximum energy value which is the energy value of the ultrasonic wave in a resonance frequency among the energy values computed by the energy value calculation means 40 is said other energy value. This is a method of calculating a ratio with the maximum energy value. As a second aspect, among the energy values calculated by the energy value calculating means 40, the largest energy value among the energy values excluding the maximum energy value that is the energy value of the ultrasonic wave at the resonance frequency is the other energy value. This is a method of calculating a ratio with the maximum energy value as the energy value of. In the present invention, the energy value ratio calculation method by the ratio calculation means 60 is not limited to these specific calculation methods.

本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００によれば、被計測板の板厚が非常に薄い場合であっても、被計測板の結晶粒径を高精度に計測することができる。   According to the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the crystal grain size of the plate to be measured can be measured with high accuracy even when the plate thickness of the plate to be measured is very thin.

なお、本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００を構成する図１の各手段、並びに結晶粒径計測方法を示した図２の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。   1 constituting the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment and each step of FIG. 2 showing the crystal grain size measuring method are executed by a program stored in a RAM or ROM of a computer. It can be realized by operating. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、あるいは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝播させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。   Specifically, the program is recorded in a storage medium such as a CD-ROM, or provided to a computer via various transmission media. As a storage medium for recording the program, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, and the like can be used in addition to the CD-ROM. On the other hand, as the transmission medium of the program, a communication medium (wired line such as an optical fiber, etc.) in a computer network (LAN, WAN such as the Internet, wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave A wireless line or the like.

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、あるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る結晶粒径計測装置１００の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。   Further, by executing the program supplied by the computer, not only the function of the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment is realized, but also an OS (Operating System) or other program running on the computer. When the functions of the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment are realized in cooperation with the application software, all or part of the processing of the supplied program is a function expansion board or function expansion unit of a computer Such a program is also included in the present invention even when the function of the crystal grain size measuring apparatus 100 according to the present embodiment is realized.

本発明の実施形態に係る結晶粒径計測装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of a crystal grain size measuring device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る結晶粒径計測装置１００で行う結晶粒径計測方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the crystal grain size measuring method performed with the crystal grain size measuring apparatus 100 which concerns on embodiment of this invention. 超音波発振手段から発振する超音波波形の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the ultrasonic waveform oscillated from an ultrasonic oscillation means. 波形検出手段で検出したある周波数における超音波の波形の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the waveform of the ultrasonic wave in the certain frequency detected by the waveform detection means. 図４の超音波の検出波形に対するエネルギー値の算出イメージを示した図である。It is the figure which showed the calculation image of the energy value with respect to the detection waveform of the ultrasonic wave of FIG. エネルギー値算出手段で算出された、所定の周波数領域（周波数３ＭＨｚ〜５ＭＨｚ）の各周波数における超音波のエネルギー値の特性図である。It is a characteristic view of the energy value of the ultrasonic wave in each frequency of a predetermined frequency region (frequency 3 MHz to 5 MHz) calculated by the energy value calculation means. 最大のエネルギー値と他のエネルギー値との比と、平均結晶粒径との関係を示した特性図である。It is the characteristic view which showed the relationship between the ratio of the largest energy value and another energy value, and an average crystal grain size. 各被計測板における結晶方位、音速及び共振周波数の結果を示した図である。It is the figure which showed the result of the crystal orientation, sound speed, and resonance frequency in each to-be-measured board. 電磁超音波（ＥＭＡＴ）による共振法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the resonance method by an electromagnetic ultrasonic wave (EMAT). 共振スペクトルの計測結果の一例を示した特性図である。It is the characteristic view which showed an example of the measurement result of the resonance spectrum.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 送受信プローブ
２０ 超音波発振手段
３０ 波形検出手段
４０ エネルギー値算出手段
５０ 最大エネルギー値検出手段
６０ 比算出手段
７０ 相関値記憶部
８０ 結晶粒径算出手段
１００ 結晶粒径計測装置
１０１ 被計測板
１０２ 支持体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmission / reception probe 20 Ultrasonic oscillation means 30 Waveform detection means 40 Energy value calculation means 50 Maximum energy value detection means 60 Ratio calculation means 70 Correlation value memory | storage part 80 Crystal grain size calculation means 100 Crystal grain size measurement apparatus 101 Measurement target plate 102 Support body

Claims (8)

被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振手段と、
前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出手段と、
前記波形検出手段で検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出手段と、
前記エネルギー値算出手段で算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出手段と、
前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出手段と、
前記比算出手段で算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段と
を有することを特徴とする結晶粒径計測装置。 Ultrasonic oscillation means for oscillating ultrasonic waves in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a plate thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate;
Waveform detection means for detecting the waveform of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the thickness direction of the measurement target plate at the predetermined position;
Energy value calculating means for calculating the energy value of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region based on the waveform of the ultrasonic wave detected by the waveform detecting means;
Among the energy values calculated by the energy value calculating means, a maximum energy value detecting means for detecting a maximum energy value that is an ultrasonic energy value at the resonance frequency;
A ratio calculating means for calculating a ratio between the maximum energy value and other energy values other than the maximum energy value;
A crystal grain size measuring device comprising: crystal grain size calculating means for calculating a crystal grain size in the plate to be measured based on a ratio of energy values calculated by the ratio calculating means. 前記比算出手段は、前記エネルギー値算出手段で算出したエネルギー値のうち、前記最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の平均値を、前記他のエネルギー値とすることを特徴とする請求項１に記載の結晶粒径計測装置。   2. The ratio calculating unit, wherein an energy value calculated by the energy value calculating unit excluding the maximum energy value is an average value of the energy values as the other energy value. The crystal grain size measuring apparatus according to 1. 前記比算出手段は、前記エネルギー値算出手段で算出したエネルギー値のうち、前記最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の中で最も大きいエネルギー値を、前記他のエネルギー値とすることを特徴とする請求項１に記載の結晶粒径計測装置。   The ratio calculating means sets the largest energy value among the energy values excluding the maximum energy value among the energy values calculated by the energy value calculating means as the other energy value. The crystal grain size measuring apparatus according to claim 1. 被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振ステップと、
前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出ステップと、
前記波形検出ステップで検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出ステップと、
前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出ステップと、
前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出ステップと、
前記比算出ステップで算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
を有することを特徴とする結晶粒径計測方法。 An ultrasonic oscillation step for oscillating an ultrasonic wave in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a plate thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate;
A waveform detection step of detecting an ultrasonic waveform at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the thickness direction of the measurement target plate at the predetermined position;
Based on the waveform of the ultrasonic wave detected in the waveform detecting step, an energy value calculating step for calculating an energy value of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region;
A maximum energy value detecting step for detecting a maximum energy value that is an energy value of an ultrasonic wave at the resonance frequency from the energy values calculated in the energy value calculating step;
A ratio calculating step for calculating a ratio between the maximum energy value and an energy value other than the maximum energy value;
A crystal grain size calculating step of calculating a crystal grain size in the plate to be measured based on a ratio of energy values calculated in the ratio calculating step. 前記比算出ステップは、前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値のうち、前記最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の平均値を、前記他のエネルギー値とすることを特徴とする請求項４に記載の結晶粒径計測方法。   5. The ratio calculating step is characterized in that, among the energy values calculated in the energy value calculating step, an average value of each energy value excluding the maximum energy value is set as the other energy value. 2. The crystal grain size measuring method described in 1. 前記比算出ステップは、前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値のうち、前記最大のエネルギー値を除いた各エネルギー値の中で最も大きいエネルギー値を、前記他のエネルギー値とすることを特徴とする請求項４に記載の結晶粒径計測方法。   The ratio calculating step is characterized in that, among the energy values calculated in the energy value calculating step, the largest energy value among the energy values excluding the maximum energy value is set as the other energy value. The crystal grain size measuring method according to claim 4. 被計測板の表面の所定位置に、前記被計測板の板厚方向における共振周波数を含む所定の周波数領域の超音波を発振する超音波発振ステップと、
前記被計測板の板厚方向に伝播した前記所定の周波数領域の各周波数における超音波の波形を、前記所定位置で検出する波形検出ステップと、
前記波形検出ステップで検出した超音波の波形に基づいて、前記所定の周波数領域の各周波数における超音波のエネルギー値を算出するエネルギー値算出ステップと、
前記エネルギー値算出ステップで算出したエネルギー値の中から、前記共振周波数における超音波のエネルギー値である最大のエネルギー値を検出する最大エネルギー値検出ステップと、
前記最大のエネルギー値と、当該最大のエネルギー値以外の他のエネルギー値との比を算出する比算出ステップと、
前記比算出ステップで算出したエネルギー値の比に基づいて、前記被計測板における結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 An ultrasonic oscillation step for oscillating an ultrasonic wave in a predetermined frequency region including a resonance frequency in a plate thickness direction of the measurement target plate at a predetermined position on the surface of the measurement target plate;
A waveform detection step of detecting an ultrasonic waveform at each frequency in the predetermined frequency region propagated in the thickness direction of the measurement target plate at the predetermined position;
Based on the waveform of the ultrasonic wave detected in the waveform detecting step, an energy value calculating step for calculating an energy value of the ultrasonic wave at each frequency in the predetermined frequency region;
A maximum energy value detecting step for detecting a maximum energy value that is an energy value of an ultrasonic wave at the resonance frequency from the energy values calculated in the energy value calculating step;
A ratio calculating step for calculating a ratio between the maximum energy value and an energy value other than the maximum energy value;
A program for causing a computer to execute a crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size in the measurement target plate based on a ratio of energy values calculated in the ratio calculating step. 請求項７に記載のプログラムをコンピュータに読み取り可能に記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium in which the program according to claim 7 is stored in a computer-readable manner.
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