JPH10123107A

JPH10123107A - 鋼材の脱炭層深さ測定方法および装置

Info

Publication number: JPH10123107A
Application number: JP8282255A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yamaguchi; 祥司山口
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼材を切断せずに脱炭層深さを測定すること
ができる鋼材の脱炭層深さ測定方法および装置を提供す
ること。【解決手段】超音波プローブ２は、送信器３から増幅
器４を介して送信される信号により超音波を発生し、被
測定鋼材１からの超音波反射波の信号は受信器５で受信
される。包絡線検出器６は受信器５からの受信信号の包
絡線（各時刻における各受信強度）を検出し、これらを
演算器７へ送信する。演算器７には、既知の多数の脱炭
層深さの各包絡線データが格納されたメモリを備えてお
り、送信された包絡線データをメモリに格納された既知
の各包絡線と対比させ、メモリの包絡線のうち最も近い
包絡線の定数αから、これに対応する脱炭層深さを被測
定鋼材１の脱炭層深さとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の表面に形成
される脱炭層の深さを測定する鋼材の脱炭層深さ測定方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼材を炉で長時間高温加熱処理を行う場
合、炉内のガスと鋼材表面とが反応して酸化又は鋼材表
層部の炭素の拡散減少（脱炭）が生じ、それらの部分が
柔らかくなって必要な機械的強度を得ることができな
い。このため、これら酸化層深さや脱炭の程度（脱炭層
深さ）を測定することにより、これを熱処理条件にフィ
ードバックさせて酸化や脱炭の発生をできるだけ抑え、
又はそれらが許容限度以内か否かをチェックすることが
行われている。ところで、酸化によるスケール（酸化
物）は外観検査から確認できるが、脱炭層深さは外観か
らは判らないので、鋼材を切断して顕微鏡による組織観
察を行うことにより測定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鋼材の切
断や顕微鏡観察には多くの手間と時間を要するという問
題があった。なお、例えば特開昭６０−３５２５３号公
報には、鋼材の内部に超音波を放射して鋼材を構成する
粒子の径を非破壊で測定する手段が提案されているが、
この手段は、超音波伝播方向の粒子の径の平均を求める
ものであり、非脱炭部の粒子とは径の異なる粒子で構成
される脱炭層深さを測定することはできない。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、鋼材を切断せずに脱炭層深さを測定するこ
とができる鋼材の脱炭層深さ測定方法および装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、被測定鋼材の表面から当該鋼材
内部に超音波を放射し、その反射波信号の受信強度の包
絡線を求め、この包絡線を、予め求められている複数の
既知の脱炭層深さに対する超音波の反射波信号の受信強
度の包絡線と比較し、これら包絡線のうちの最も近い包
絡線に対応する脱炭層深さを前記被測定鋼材の脱炭層深
さとすることを特徴とする。

【０００６】又、請求項２の発明は、被測定鋼材の表面
から当該鋼材内部に超音波を放射し、その反射波信号の
所定時間間隔毎の周波数成分のうちのピーク値の周波数
を求め、この周波数が、脱炭層が形成されていない鋼材
に対し予め求められている前記所定時間間隔毎の周波数
成分のうちのピーク値の周波数と一致する周波数に対応
する時間に基づいて前記被測定鋼材の脱炭層深さを求め
ることを特徴とする。

【０００７】又、請求項３の発明は、被測定鋼材の表面
に、周波数の異なる超音波を放射して弾性表面波を発生
させ、その反射波信号の各周波数毎の相対感度のうち、
予め定められた相対感度に対応する周波数に基づいて前
記被測定鋼材の脱炭層深さを求めることを特徴とする。

【０００８】又、請求項４の発明は、被測定鋼材へ超音
波を放射する超音波プローブと、この超音波プローブか
ら放射された超音波の反射波を受信する受信器と、前記
鋼材の複数の既知の脱炭層深さに対する超音波の反射波
信号の受信時間と受信強度より成る受信強度の包絡線の
データを各脱炭層深さ毎に格納した第１のメモリと、前
記包絡線の定数と脱炭層深さとの関係を格納する第２の
メモリと、前記受信器で受信された反射波の各受信時間
の受信強度と前記第１のメモリの各脱炭層深さ毎の対応
する各受信時間の受信強度との差を演算する第１の演算
手段と、この第１の演算手段で演算された差の合計を演
算する第２の演算手段と、この第２の演算手段で演算さ
れた差の合計が最小である各脱炭層深さの包絡線を検索
する第１の検索手段と、前記第２のメモリのデータから
前記第１の検索手段で検索された包絡線の定数に対応す
る脱炭層深さを検索する第２の検索手段とで鋼材の脱炭
層深さ測定装置を構成したことを特徴とする。

【０００９】又、請求項５の発明は、被測定鋼材へ超音
波を放射する超音波プローブと、この超音波プローブか
ら放射された超音波の反射波を受信する受信器と、脱炭
層が形成されていない前記被測定鋼材に対する超音波の
受信信号の所定時間間隔毎のピーク周波数を格納するメ
モリと、前記受信器で受信された受信信号における前記
所定時間間隔の各時間に対応する時間毎のピーク周波数
を取り出す周波数解析部と、この周波数解析部で取り出
されたピーク周波数と前記メモリに格納されたピーク周
波数とが一致する時間を検索する検索手段と、この検索
手段で検索された時間に基づいて脱炭層深さを演算する
演算手段とで鋼材の脱炭層深さ測定装置を構成したこと
を特徴とする。

【００１０】さらに、請求項６の発明は、被測定鋼材の
表面に超音波を放射して弾性表面波を発生させその反射
波信号を受信する超音波プローブと、この超音波プロー
ブから放射される超音波の周波数を連続的に変化させる
周波数変更手段と、前記超音波プローブで受信された反
射波信号の相対感度を所定の相対感度と比較する比較手
段と、この比較手段により前記反射波信号の相対感度が
前記所定の相対感度と一致したときその相対感度に対応
する周波数に基づいて脱炭層深さを演算する演算手段と
で鋼材の脱炭層深さ測定装置を構成したことを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
に係る脱炭層深さ測定方法を実施する装置のブロック図
である。この図で、１は被測定鋼材、２は超音波プロー
ブである。超音波プローブ２の先端には図示しない遅延
材が設けられており、超音波の送信波と被測定鋼材１か
らの反射波とを完全に分離できるようになっている。通
常、超音波プローブ２と被測定鋼材１との間には水等の
媒質が介在せしめられる。３は超音波プローブ２を励振
させて超音波を発生させる送信器、４は送信器３の信号
を増幅する増幅器、５は超音波プローブ２からの反射波
を受信する受信器、６は包絡線検出器、７は演算器であ
る。包絡線検出器６および演算器７の機能については後
述する。

【００１２】図２は被測定鋼材１の表層部分の断面図で
ある。１ａは被測定鋼材１の表面を示す。１ｂは脱炭層
（いわゆるフェライト層）、１ｃはフェライト、パーラ
イト層、又はマルテンサイト層を示す。脱炭層１ｂは表
面１ａの近傍に位置し、炭素量が低い脱炭層１ｂを構成
する結晶粒子の径は、その下層のフェライト、パーライ
ト層、又はマルテンサイト層１ｃを構成する結晶粒子の
径より大きい。このように、脱炭層１ｂは、フェライ
ト、パーライト層、又はマルテンサイト層１ｃに比較し
て結晶粒子の径が大きいので入射した超音波の散乱は少
ないが、炭素量が少ないので、フェライト、パーライト
層、又はマルテンサイト層１ｃに比較して粒内に入射し
た超音波の減衰は大きくなる。

【００１３】図３は図１に示す受信器５で受信された超
音波反射波の受信強度の波形図である。図３の（ａ）は
脱炭層が厚い場合の波形図、図３の（ｂ）は脱炭層がほ
とんど存在しない場合の波形図を示す。図で、横軸には
時間が、縦軸には受信強度がとってある。Ｉ₀ は送信
波、Ｒ₀ は被測定鋼材１の表面反射波、Ｒは表面反射波
Ｒ₀ 以降の反射波群を示す。上述のように、脱炭層１ｂ
は超音波の散乱が少なく減衰が大きいので、図３の
（ａ）に示すように脱炭層が存在する場合には、反射波
群Ｒの受信強度は減衰度が大きく、これとは逆に、脱炭
層１ｂがほとんど存在しない場合には、図３の（ｂ）に
示すように反射波群Ｒの受信強度の減衰は極めて小さ
い。

【００１４】本実施の形態は、以上の現象を利用するも
のであり、その測定方法を図４および図５により説明す
る。図４は図３に示す波形図と同じ波形図であり、図４
の（ａ）は脱炭層が厚い場合の波形図、図４の（ｂ）は
脱炭層がほとんど存在しない場合の波形図を示す。図４
で、図３に示す波形と同一部分の波形には同一符号が付
してある。Ｅ₁ は図４の（ａ）に示す波形の包絡線、Ｅ
₂ は図４の（ｂ）に示す波形の包絡線である。ところ
で、一般に、包絡線Ｅは、時間をｔ、定数をαとする
と、指数関数ｆ（ｔ）＝ｅ^-αt で表すことができる。
そこで、種々の脱炭層深さを有する鋼材に超音波を放射
してそれら反射波形の各包絡線Ｅを求め、その定数αと
脱炭層深さとを関連付けておけば、被測定鋼材１の超音
波反射波から当該被測定鋼材１の脱炭層深さを知ること
ができる。

【００１５】図５は脱炭層深さに対する定数αの特性図
である。図で、横軸には脱炭層深さが、縦軸には定数α
がとってある。図から明らかなように、脱炭層深さと定
数αとはほぼ比例関係にある。両者の関係を示す線が検
量線として示されている。今、超音波反射波から得られ
た包絡線の定数αが図示のようにα₁ であると、検量線
から得られる脱炭層深さは図示のようにｄ₁ となる。

【００１６】上記の方法を実現するため、図１に示す装
置では、それぞれマイクロコンピュータで構成される包
絡線検出器６および演算器７が設けられている。演算器
７には既知の包絡線に関するデータを格納するメモリ７
Ｍ（図８に示す）が設けられている。このメモリ７Ｍの
内容を図６、図７および図８により説明する。図６はあ
る脱炭層深さを有する被測定鋼材の超音波反射の受信強
度に対する包絡線を示す図であり、横軸に時間、縦軸に
受信強度がとってある。この包絡線Ｅは、受信強度を
Ａ、時間をｔ、定数をαとすると、上述のように、Ａ＝
ｅ^-αt で表される。この定数αの包絡線Ｅは、時間ｔ
と受信強度Ａとで規定することができる。これを図７に
より説明する。

【００１７】図７は図６に示す包絡線Ｅの規定の仕方を
説明する図であり、この図の包絡線Ｅは図６に示す包絡
線と同一の包絡線を示す。このような定数αの包絡線Ｅ
は、図７に示すように、時刻ｔ₁ のときの受信強度がＡ
₁ 、時刻ｔ₁ から所定の時間Δｔが経過した時刻ｔ₂ の
ときの受信強度がＡ₂ 、時刻ｔ₂ から所定の時間Δｔが
経過した時刻ｔ₃ のときの受信強度がＡ₃ 、…………、
時刻ｔ₇ から所定の時間Δｔが経過した時刻ｔ₈ のとき
の受信強度がＡ₈ 、時刻ｔ₈ から所定の時間Δｔが経過
した時刻ｔ₉ のときの受信強度がＡ₉ 、…………である
という態様で規定することができる。

【００１８】図８は上記メモリ７Ｍの内容説明図であ
る。メモリ７Ｍには、図８に示すように、多数の既知の
脱炭層深さのうちの定数α₁ の包絡線のデータが、各時
刻ｔ₁〜ｔ_n における各受信強度Ａ₁₁〜Ａ_1nとして格納
され、又、定数α₂ の包絡線のデータが、各時刻ｔ₁ 〜
ｔ_n における各受信強度Ａ₂₁〜Ａ_2nとして格納され、
又、定数α₃ の包絡線のデータが、各時刻ｔ₁ 〜ｔ_n に
おける受信強度Ａ₃₁〜Ａ_3nとして格納され、同様に、定
数α₄ 以下の包絡線のデータが格納されている。

【００１９】包絡線検出器６に受信器５から受信信号が
入力されると、包絡線検出器６は、上記各時刻ｔ₁ 〜ｔ
_n に対応する当該受信信号の各受信強度を取り出し、こ
れらを演算器７に出力する。演算器７は、これら各受信
強度と、メモリ７Ｍに格納されている各定数α₁ 、α
₂ 、…………の各包絡線における同一時刻のデータとの
差、およびそれら差の合計を演算する。例えば、受信信
号の各時刻ｔ₁ 〜ｔ_n における受信強度がＡ₀₁〜Ａ_0nと
すると、定数α₁ の包絡線に対しては、（Ａ₀₁−
Ａ₁₁）、（Ａ₀₂−Ａ₁₂）、…………、（Ａ_0n−Ａ_1n）を
演算し、次に、［（Ａ₀₁−Ａ₁₁）＋（Ａ₀₂−Ａ₁₂）＋…
………＋（Ａ_0n−Ａ_1n）］を演算する。定数α₂以下の
各包絡線に対しても同様の処理を行い、差の合計又は標
準偏差の値が最小となる包絡線を上記受信信号の包絡線
とする。

【００２０】なお、上記の説明では、メモリ７Ｍに、各
定数α₁ 、α₂ 、…………毎に各時刻ｔ₁ 〜ｔ_n の受信
強度を格納する例について説明したが、メモリには、各
定数α₁ 、α₂ 、…………と、各時刻ｔ₁ 〜ｔ_n のみを
格納しておき、包絡線検出器６から各時刻の受信強度が
入力されたとき、演算器７が、Ａ＝ｅ^-αt の式の定数
αと時刻ｔに、各数値を入れて各受信強度Ａを演算し、
得られた受信強度に対して上記の演算を行うようにして
もよい。

【００２１】このようにして包絡線が決定されると、演
算器７は、この包絡線の定数αに対応する脱炭層深さ
を、メモリ７Ｍの他の領域又はメモリ７Ｍとは異なるメ
モリに格納されている定数αと脱炭層深さとの関係（図
５に示す関係）から求め、得られた脱炭層深さを被測定
鋼材１の脱炭層深さとする。

【００２２】このように、本実施の形態では、被測定鋼
材からの超音波反射波を受信し、その受信強度の包絡線
を、脱炭層深さが既知である超音波受信強度の包絡線と
比較し、この比較の結果に基づいて脱炭層深さを求める
ようにしたので、鋼材を切断せずに脱炭層深さを測定す
ることができ、当該測定に何等の手間も時間も要しな
い。

【００２３】図９および図１０は本発明の第２の実施の
形態に係る脱炭層深さ測定方法を説明する図であり、図
９は超音波反射波の受信強度の波形図、図１０は受信信
号の周波数特性図である。図９の（ａ）は脱炭層が厚い
場合の波形図、図９の（ｂ）は脱炭層がほとんど存在し
ない場合の波形図を示す。図９で、図３に示す波形と同
一部分の波形には同一符号が付してある。ｔ₁ 〜ｔ_n は
受信信号Ｒを所定の時間間隔で区分したときの各時間区
分を示す。

【００２４】一般に、結晶粒子の径が小さいほど、これ
に対する超音波反射波の高周波成分の指向性が狭いの
で、受信信号の周波数帯域も狭く、かつ、ピーク周波数
は低くなる。本実施の形態では、上記結晶粒子の超音波
に対する特性中、ピーク周波数特性を用いて脱炭層深さ
を測定するものである。これを図１０に示す受信信号の
周波数特性により説明する。図１０で、横軸には図９に
示す時間区分、縦軸にはピーク周波数がとってある。図
で、Ｆ₀ は脱炭層がない鋼材に対する超音波受信信号の
各時間区分におけるピーク周波数をプロットした特性線
であり、この特性線Ｆ₀ から明らかなように、脱炭層が
ない鋼材では、時間が経過しても（鋼材の深い部分であ
っても）超音波受信信号のピーク周波数はほぼ一定であ
る。

【００２５】一方、Ｆ₁ は脱炭層が存在する鋼材に対す
る超音波受信信号の各時間区分におけるピーク周波数を
プロットした曲線である。脱炭層の結晶粒子の径は前述
のように脱炭のない結晶粒子の径より大きい。このた
め、脱炭層からの超音波受信信号のピーク周波数は曲線
Ｆ₁ に示すように高い周波数を示す。しかし、鋼材表面
から深い位置になるほど、径が小さい結晶粒子が混在し
てきてピーク周波数は低い方へシフトしてゆき、脱炭層
の境界を超える位置では、脱炭層のない場合のピーク周
波数一致する。この一致した時間区分が図にｔ_d で示さ
れている。ここで、鋼材内の超音波の伝播速度をｃ（既
知）とすると、脱炭層深さｄはｄ＝ｃ・ｔ_d ／２の演算を行うことにより得られる。

【００２６】このような本実施の形態の測定方法を実施
するためには、図１に示す包絡線検出器６に代えて周波
数解析部を設けるとともに、演算器７に、各時間区分ｔ
₁ 〜ｔ_n に対するピーク周波数を格納するメモリを設
け、受信器５からの受信信号に対して上記各時間区分ｔ
₁ 〜ｔ_n 毎に周波数解析を行い、各時間区分毎のピーク
周波数を演算器７に出力し、演算器７は、入力された各
ピーク周波数をメモリに格納されているピーク周波数と
比較し、両ピーク周波数が一致する時間区分ｔ_dを取り
出し、上記の演算を行って脱炭層深さを算出する。

【００２７】このように、本実施の形態では、被測定鋼
材からの超音波反射波を受信し、その受信信号を所定の
時間間隔で区分し、各時間区分毎に受信信号のピーク周
波数を求め、このピーク周波数を脱炭層のない鋼材の各
時間区分のピーク周波数と比較し、両者が一致した時間
区分に基づいて脱炭層深さを演算するようにしたので、
鋼材を切断せずに脱炭層深さを測定することができ、当
該測定に何等の手間も時間も要しない。

【００２８】図１１は本発明の第３の実施の形態に係る
脱炭層深さ測定方法を実施する装置のブロック図であ
る。この図で、１は被測定鋼材、１０は超音波プローブ
である。超音波プローブ１０は、送信用振動子１１、集
束用レンズ１２、受信用レンズ１３、および受信用振動
子１４で構成されている。ｗは水等の媒質を示す。１５
は電圧制御オシレータ、１６はマイクロコンピュータで
構成されるデータ解析・制御装置、１７はＤ／Ａ変換
器、１８は受信器、１９はＡ／Ｄ変換器、２０はピーク
ホールド回路である。

【００２９】本実施の形態では、被測定鋼材１の表面を
伝播する超音波の弾性表面波を用いて脱炭層深さを測定
する。被測定鋼材１の表面を伝播する弾性表面波は、当
該表面から1/2〜1波長深さの下層の影響を受けて減衰す
る。即ち、当該弾性表面波の減衰は、弾性表面波の波長
と脱炭層深さに関係する。本実施の形態では、超音波の
波長（周波数）を変化させて脱炭層深さを測定するもの
である。

【００３０】図１２は周波数に対する弾性表面波の受信
信号の相対感度の特性図である。この図で、横軸には周
波数、縦軸には受信信号の相対感度がとってある。Ｒ_S0
は脱炭層がない鋼材の特性を示す線であり、脱炭層がな
いのでどの周波数に対しても減衰は一定で変化しない。
一方、Ｒ_S1、Ｒ_S2、Ｒ_S3は脱炭層が存在する鋼材の特性
曲線を示す。曲線Ｒ_S1は脱炭層が比較的浅い場合の曲
線、曲線Ｒ_S3は脱炭層が深い場合の曲線、曲線Ｒ_S2は脱
炭層の深さが両者の中間の深さの場合の曲線である。例
えば、曲線Ｒ_S1について考察すると、周波数が低い（波
長が長い）場合には結晶粒子の径が大きい脱炭層より結
晶粒子の径が小さい母材の影響が大きいので減衰は小さ
く、相対感度の低下も小さいが、周波数が大きくなると
（波長が短くなると）、結晶粒子の径が大きい脱炭層の
影響を大きく受けることになり、減衰が大きくなって相
対感度は急速に低下してゆく。このような特性は各曲線
について同じであり、曲線Ｒ_S3に示されるように、脱炭
層が深い場合には低い周波数でも（波長が長くても）減
衰を受けて相対感度が低下する。

【００３１】本実施例では、予め相対感度βを設定し、
受信信号の相対感度がβを示す場合の周波数を取り出
し、これに対応する波長の例えば1/2 を脱炭層深さと推
定する。即ち、波長をλ、伝播速度をｃ、周波数をｆと
すると、λ＝ｃ／ｆであるから、脱炭層深さｄは、ｄ＝
ｃ／（２ｆ）となる。

【００３２】このような本実施の形態の測定方法の実施
は、図１１に示す装置により行われる。データ解析・制
御装置１６は電圧制御オシレータ１５の出力信号の周波
数を連続的に変化させるディジタル信号を出力する。こ
の信号はＤ／Ａ変換器１７でアナログ値に変換されて電
圧制御オシレータ１５へ印加される。これにより、電圧
制御オシレータ１５からは連続的に周波数が変化してゆ
く送信信号が出力され、この送信信号が送信用振動子１
１に与えられ、送信用振動子１１からは順次周波数の異
なる超音波が放射される。これらの超音波は集束用レン
ズで集束され、所定の角度で媒質ｗを介して被測定鋼材
１の表面に放射され、この超音波は弾性表面波となって
当該表面を伝播する。

【００３３】この伝播中、弾性表面波は上述のようにそ
の周波数と脱炭層深さに応じて減衰される。当該表面を
伝播した弾性表面波の反射波のうち、集束用レンズ１１
からの入射角度と同一角度の反射波が受信用レンズ１３
で受信され、受信用振動子１４を励振して受信信号を発
生する。この受信信号は受信器１８で受信され、Ａ／Ｄ
変換器１９でディジタル値に変換され、ピークホールド
回路２０でピーク値のみが保持され、このピーク値はデ
ータ解析・制御装置１６へ出力される。このような処理
は、周波数が変更される毎に行われ、結局、データ解析
・制御装置１６へは、各周波数のピーク値が出力される
ことになる。データ解析・制御装置１６は、入力された
各周波数のピーク値相互間の相対感度を演算し、これら
相対感度のうち予め定められた値β（例えば最大相対感
度に対する所定の率）と等しい、又はこれに最も近い相
対感度の周波数を取り出し、上述のように脱炭層深さを
算出する。

【００３４】このように、本実施の形態では、周波数が
連続的に変化する超音波により被測定鋼材に弾性表面波
を発生させ、その反射波のピーク値を取り出し、各周波
数のピーク値の相対感度のうち、予め定められた値と等
しいか最も近い相対感度の周波数を取り出し、この周波
数に基づいて脱炭層深さを推定するようにしたので、鋼
材を切断せずに脱炭層深さを測定することができ、当該
測定に何等の手間も時間も要しない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、被測定
鋼材に対して超音波を放射し、その受信反射波の包絡
線、又は当該受信反射波の時間区分のピーク周波数、或
いは異なる周波数の超音波の弾性表面波の受信反射波の
ピーク値の相対感度に基づいて脱炭層深さを測定するよ
うにしたので、鋼材を切断せずに脱炭層深さを測定する
ことができ、当該測定に何等の手間も時間も要しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る脱炭層深さ測
定方法を実施する装置のブロック図である。

【図２】被測定鋼材１の表層部分の断面図である。

【図３】図１に示す受信器で受信された超音波反射波の
受信強度の波形図である。

【図４】図１に示す受信器で受信された超音波反射波の
受信強度の波形図である。

【図５】脱炭層深さに対する定数αの特性図である。

【図６】脱炭層深さを有する被測定鋼材の超音波反射の
受信強度に対する包絡線を示す図である。

【図７】図６に示す包絡線Ｅの規定を説明する図であ
る。

【図８】メモリの内容説明図である。

【図９】超音波反射波の受信強度の波形図である。

【図１０】受信信号の周波数特性図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る脱炭層深さ
測定方法を実施する装置のブロック図である。

【図１２】周波数に対する弾性表面波の受信信号の相対
感度の特性図である。

【符号の説明】

１被測定鋼材２超音波プローブ３送信器４増幅器５受信器６包絡線検出器７演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定鋼材の表面から当該鋼材内部に超
音波を放射し、その反射波信号の受信強度の包絡線を求
め、この包絡線を、予め求められている複数の既知の脱
炭層深さに対する超音波の反射波信号の受信強度の包絡
線と比較し、これら包絡線のうちの最も近い包絡線に対
応する脱炭層深さを前記被測定鋼材の脱炭層深さとする
ことを特徴とする鋼材の脱炭層深さ測定方法。
【請求項２】被測定鋼材の表面から当該鋼材内部に超
音波を放射し、その反射波信号の所定時間間隔毎の周波
数成分のうちのピーク値の周波数を求め、この周波数
が、脱炭層が形成されていない鋼材に対し予め求められ
ている前記所定時間間隔毎の周波数成分のうちのピーク
値の周波数と一致する周波数に対応する時間に基づいて
前記被測定鋼材の脱炭層深さを求めることを特徴とする
鋼材の脱炭層深さ測定方法。
【請求項３】被測定鋼材の表面に、周波数の異なる超
音波を放射して弾性表面波を発生させ、その反射波信号
の各周波数毎の相対感度のうち、予め定められた相対感
度に対応する周波数に基づいて前記被測定鋼材の脱炭層
深さを求めることを特徴とする鋼材の脱炭層深さ測定方
法。
【請求項４】被測定鋼材へ超音波を放射する超音波プ
ローブと、この超音波プローブから放射された超音波の
反射波を受信する受信器と、前記鋼材の複数の既知の脱
炭層深さに対する超音波の反射波信号の受信時間と受信
強度より成る受信強度の包絡線のデータを各脱炭層深さ
毎に格納した第１のメモリと、前記包絡線の定数と脱炭
層深さとの関係を格納する第２のメモリと、前記受信器
で受信された反射波の各受信時間の受信強度と前記第１
のメモリの各脱炭層深さ毎の対応する各受信時間の受信
強度との差を演算する第１の演算手段と、この第１の演
算手段で演算された差の合計を演算する第２の演算手段
と、この第２の演算手段で演算された差の合計が最小で
ある各脱炭層深さの包絡線を検索する第１の検索手段
と、前記第２のメモリのデータから前記第１の検索手段
で検索された包絡線の定数に対応する脱炭層深さを検索
する第２の検索手段とで構成したことを特徴とする鋼材
の脱炭層深さ測定装置。
【請求項５】被測定鋼材へ超音波を放射する超音波プ
ローブと、この超音波プローブから放射された超音波の
反射波を受信する受信器と、脱炭層が形成されていない
前記被測定鋼材に対する超音波の受信信号の所定時間間
隔毎のピーク周波数を格納するメモリと、前記受信器で
受信された受信信号における前記所定時間間隔の各時間
に対応する時間毎のピーク周波数を取り出す周波数解析
部と、この周波数解析部で取り出されたピーク周波数と
前記メモリに格納されたピーク周波数とが一致する時間
を検索する検索手段と、この検索手段で検索された時間
に基づいて脱炭層深さを演算する演算手段とで構成した
ことを特徴とする鋼材の脱炭層深さ測定装置。
【請求項６】被測定鋼材の表面に超音波を放射して弾
性表面波を発生させその反射波信号を受信する超音波プ
ローブと、この超音波プローブから放射される超音波の
周波数を連続的に変化させる周波数変更手段と、前記超
音波プローブで受信された反射波信号の相対感度を所定
の相対感度と比較する比較手段と、この比較手段により
前記反射波信号の相対感度が前記所定の相対感度と一致
したときその相対感度に対応する周波数に基づいて脱炭
層深さを演算する演算手段とで構成したことを特徴とす
る鋼材の脱炭層深さ測定装置。