(57)【要約】【課題】試料を加熱することで取得される繊維の配向強度の測定精度を向上させる。【解決手段】本発明の配向同定装置は、炭素繊維強化樹脂により構成される試料に対して光を照射し試料を加熱するダイオードレーザと、試料のダイオードレーザによって加熱された箇所を含む領域における温度分布を検出する赤外線サーモグラフィと、赤外線サーモグラフィによって検知された温度分布に基づいて、炭素繊維の配向強度を取得するコンピュータとを備える。そして、取得した炭素繊維の配向強度は、一方向材である基準材における炭素繊維の配向強度との差に基づいて補正される。【選択図】図６
2019049417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、
前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する算出部と、
前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力する出力部と
を備える配向状態特定装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記試料に対して、周期的に光を照射することで当該試料を加熱することを特徴とする請求項１記載の配向状態特定装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記検出部によって検出された温度分布に基づいて前記試料における熱拡散率分布を算出し、当該熱拡散率分布における標準偏差を用いて前記検出配向強度を取得することを特徴とする請求項１または２記載の配向状態特定装置。
【請求項４】
前記基準配向強度は、前記繊維の軸方向熱拡散率と断面方向熱拡散率との比に応じて変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の配向状態特定装置。
【請求項５】
前記試料は、前記繊維が交差して設けられたクロスプライ積層体であり、
前記出力部は、前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記クロスプライ積層体における前記繊維の交差角を当該繊維の配向強度に関する情報として出力する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の配向状態特定装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記加熱部が前記基準材に対して周期的に光を照射し加熱された領域の他の温度分布を前記検出部によって検出し、当該他の温度分布に基づいて取得する前記繊維の配向強度を前記基準配向強度とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の配向状態特定装置。
【請求項７】
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、
前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、
強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得する他の取得部と、
前記他の取得部により取得される前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正する補正部と
を備える配向状態特定装置。
【請求項８】
強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、
前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する算出部と、
前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力する出力部と
を備える配向状態特定装置。
【請求項９】
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱するステップと、
前記試料において加熱された領域の温度分布を検出するステップと、
前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、
前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出するステップと、
前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力するステップと
を含む配向状態特定方法。
【請求項１０】
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱するステップと、
前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出するステップと、
前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、
強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得するステップと、
前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正するステップと
を含む配向状態特定方法。
【請求項１１】
強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料を加熱するステップと、
前記試料において加熱された領域の温度分布を検出するステップと、
前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、
前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出するステップと、
前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力するステップと
を含む配向状態特定方法。
【請求項１２】
コンピュータに
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、
前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する機能と、
前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力する機能と
を実行させるプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに
強化材として繊維を含む複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、
強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得する機能と、
前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正する機能と
を実行させるプログラム。
【請求項１４】
コンピュータに、
強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、
前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する機能と、
前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力する機能と
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配向状態特定装置、配向状態特定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機器、電子機器などの先端機器においては、高熱伝導、異方性、高比剛性の素材として、炭素繊維強化複合材料が広く採用されている。このような炭素繊維強化複合材料においては、炭素繊維の配向により生じる異方性により、力学的特性（強度、剛性など）や熱的特性（熱拡散率、熱伝導率など）に大きな差異が生じるため、異方性の同定（測定）が重要である。
【０００３】
複合材料における繊維配向を同定する装置としては、例えば試料に対して光を周期的に照射し試料を加熱するダイオードレーザと、試料のダイオードレーザによって加熱された箇所を含む領域における温度分布の変化の応答の遅れを検知する赤外線サーモグラフィと、赤外線サーモグラフィによって検知された応答の遅れに基づいて試料の配向性を示す情報を出力するコンピュータとを備える配向同定装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、試料を加熱することで試料に含まれる繊維の配向強度を測定すると、例えば繊維の断面方向における熱拡散により、測定される配向強度に誤差が含まれることがあった。
【０００６】
本明細書に開示される技術は、上記課題を解決するためになされたものであり、試料を加熱することで取得される繊維の配向強度の測定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本明細書に開示される技術は、強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する算出部と、前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力する出力部とを備える配向状態特定装置である。
ここで前記加熱部は、前記試料に対して、周期的に光を照射することで当該試料を加熱するとよい。
また、前記取得部は、前記検出部によって検出された温度分布に基づいて前記試料における熱拡散率分布を算出し、当該熱拡散率分布における標準偏差を用いて前記検出配向強度を取得するとよい。
また、前記基準配向強度は、前記繊維の軸方向熱拡散率と断面方向熱拡散率との比に応じて変化するとよい。
また、前記試料は、前記繊維が交差して設けられたクロスプライ積層体であり、前記出力部は、前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記クロスプライ積層体における当該繊維の交差角を当該繊維の配向強度に関する情報として出力するとよい。
また、前記算出部は、前記加熱部が前記基準材に対して周期的に光を照射し加熱された領域の他の温度分布を前記検出部によって検出し、当該他の温度分布に基づいて取得する前記繊維の配向強度を前記基準配向強度とするとよい。
【０００８】
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得する他の取得部と、前記他の取得部により取得される前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正する補正部とを備える配向状態特定装置である。
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料を加熱する加熱部と、前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する算出部と、前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力する出力部とを備える配向状態特定装置である。
【０００９】
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱するステップと、前記試料において加熱された領域の温度分布を検出するステップと、前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出するステップと、前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力するステップとを含む配向状態特定方法である。
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、強化材として繊維を含む複合材料からなる試料を加熱するステップと、前記試料において前記加熱部によって加熱された領域の温度分布を検出するステップと、前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得するステップと、前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正するステップとを含む配向状態特定方法である。
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料を加熱するステップと、前記試料において加熱された領域の温度分布を検出するステップと、前記温度分布に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度である検出配向強度を取得するステップと、前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出するステップと、前記算出部により算出される前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力するステップとを含む配向状態特定方法である。
【００１０】
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、コンピュータに強化材として繊維を含む複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、前記検出配向強度と、一方向に揃えられた前記繊維を強化材として含む他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する機能と、前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の配向強度に関する情報を出力する機能とを実行させるプログラムである。
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、コンピュータに強化材として繊維を含む複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、強化材として含む前記繊維の配向が前記複合材料と異なる他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度を取得する機能と、前記基準配向強度に基づいて、前記検出配向強度を補正する機能とを実行させるプログラムである。
他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、コンピュータに、強化材である繊維が交差して設けられた複合材料からなる試料において加熱された領域の温度分布に基づいて、当該試料における当該繊維の配向強度である検出配向強度を取得する機能と、前記検出配向強度と、強化材である前記繊維の交差角が既知の他の複合材料からなる基準材における当該繊維の配向強度である基準配向強度との差を算出する機能と、前記差に基づいて、前記試料における前記繊維の交差角に関する情報を出力する機能とを実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書に開示される技術によれば、本構成を有しない場合と比較して、試料を加熱することで取得される繊維の配向強度の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る配向同定装置を示す概略構成図である。
【図２】コンピュータの機能構成図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、面内熱拡散率の測定原理を示す説明図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、厚み方向熱拡散率の測定原理を示す説明図である。
【図５】（ａ）は測定試料における熱拡散の方向を示し、（ｂ）は熱拡散の角度と熱拡散率と繊維配向密度との関係を示す図である。
【図６】配向同定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、一方向材の測定結果を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、熱拡散のばらつきの算出を説明する図である。
【図９】（ａ）乃至（ｄ）は、積層角が異なる測定試料を示す図である。
【図１０】測定試料の熱拡散率角度分布を示す。
【図１１】測定試料の標準偏差を示す。
【図１２】コンピュータのハードウェア構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
＜配向同定装置１００の構成＞
まず、図１を参照して、本実施の形態が適用される配向同定装置１００の構成を説明する。ここで、図１は、本実施の形態に係る配向同定装置１００を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施の形態が適用される配向同定装置１００は、板状に形成された測定試料１を支持するホルダ２と、参照光を出力する発光ダイオード３と、測定試料１の一方の面（表面）を撮像するＣＣＤ撮像素子４と、一方向に延びるレール５と、このレール５に設けられホルダ２を支持する第１ＸＹＺステージ６と、レール５に設けられ発光ダイオード３およびＣＣＤ撮像素子４を支持する第２ＸＹＺステージ７とを備える。
【００１４】
また、配向同定装置１００は、加熱用光源（加熱部の一例）として機能するダイオードレーザ１０と、ダイオードレーザ１０から出射されたレーザ光を反射する第１ミラー１１と、レーザ光を周期的信号に変換（パルス化）する音響光学素子１２と、音響光学素子１２からのレーザ光を反射する第２ミラー１４と、第２ミラー１４からのレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ１５と、測定試料１の表面に照射されるレーザ光のビーム径を調整する（絞る）マイクロスコープ１６とを備える。
【００１５】
また、配向同定装置１００は、測定試料１を挟んでマイクロスコープ１６とは反対側に設けられた赤外線サーモグラフィ（ロックインサーモグラフィ、検出部の一例）１７と、赤外線サーモグラフィ１７からの信号を受けるコンピュータ２０と、周期的信号を発生させ音響光学素子１２および赤外線サーモグラフィ１７へと出力する周期的信号発生器３０とを備える。
【００１６】
このように構成された配向同定装置１００においては、ダイオードレーザ１０から出射されたレーザ光が、音響光学素子１２にて周期的信号に変換され、ビームエキスパンダ１５およびマイクロスコープ１６を経た後に、測定試料１へと照射される。この測定試料１においては、レーザ光が照射される箇所（領域）が周期的に加熱される。すなわち、測定試料１の表面における特定の点（位置）が、スポット周期加熱される。付言すると、測定試料１の加熱にレーザ光を用いることで、測定試料１の加熱の制御が容易になる。
【００１７】
また、ダイオードレーザ１０のレーザ光により加熱された測定試料１の温度は、測定試料１の裏面側から赤外線サーモグラフィ１７によって測定される。なお、赤外線サーモグラフィ１７は、ダイオードレーザ１０によりスポット周期加熱される領域を含む予め定めた範囲（領域）を、赤外線画像として撮像（測定）する。さらに説明をすると、例えば、スポット周期加熱される領域（略円形）の寸法（直径）が０．１μｍ〜１ｍｍであるのに対して、赤外線サーモグラフィ１７により撮像される領域（略長方形）の寸法（一辺）は１０ｍｍ〜１００ｍｍである。
この赤外線サーモグラフィ１７には、周期的信号発生器３０より周期的信号が入力される。また、赤外線サーモグラフィ１７で測定された温度のデータ（温度分布データ）は、周期的信号とともにコンピュータ２０へと出力される。
【００１８】
コンピュータ２０は、赤外線サーモグラフィ１７とあわせて、任意に設定した所定間隔（一定間隔）のフレームレートに基づいて、赤外線画像の取り込みと演算とを連続的に実行し、時間の経過とともに変化する温度変化量から平均化した画像を作成する（ロックイン方式）。さらに説明をすると、赤外線サーモグラフィ１７で得られたデータは、コンピュータ２０により演算処理され、加熱領域Ｈｐ（後述する図５（ａ）参照）からの方向（角度）、熱拡散率、および配向性が算出される。
【００１９】
＜コンピュータ２０の機能構成＞
次に、図２を参照して、本実施の形態が適用されるコンピュータ２０の機能構成を説明する。ここで、図２は、コンピュータ２０の機能構成図である。
図２に示すように、本実施の形態が適用されるコンピュータ２０は、赤外線サーモグラフィ１７（図１参照）から入力される温度分布データおよび周期的信号に基づいて位相遅れ分布を測定する位相遅れ分布測定部２１と、測定された位相遅れに基づいて熱拡散率分布を算出する熱拡散率分布算出部２２と、算出された熱拡散率分布に基づいて測定試料１（図１参照）の配向性（後述）を算出する配向性算出部２３（取得部、他の取得部、算出部、補正部の一例）と、熱拡散率分布および配向性の算出結果を表示する算出結果表示部２４（出力部の一例）とを備える。なお、詳細は後述するが、配向性算出部２３が、配向方向および配向強度を算出するとともに、配向強度の補正を実行する。
【００２０】
さて、本実施の形態のコンピュータ２０は、赤外線サーモグラフィ１７により検出された測定試料１（図１参照）の温度分布に基づいて、測定試料１の配向性を同定（特定）する。さらに説明をすると、コンピュータ２０は、測定試料１の温度分布の変化の応答の遅れに基づいて、測定試料１の配向性を特定する。付言すると、ここでは、測定試料１の熱的特性を、測定試料１の配向性として擬制する。
【００２１】
図示の例における測定試料１は、炭素系複合材料、より具体的には、炭素繊維強化樹脂（Carbon Fiber Reinforced Plastics（ＣＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック）である。さらに説明をすると、測定試料１は、ピッチから製造される所謂ピッチ系炭素繊維（強化材）にエポキシ樹脂等の樹脂（母材）を含浸させた、ピッチ系炭素繊維強化樹脂により構成される。
【００２２】
なお、ピッチ系炭素繊維は、このピッチ系炭素繊維に含浸される樹脂と比較して、高熱伝導性である。付言すると、ピッチ系炭素繊維は、相対的に低熱伝導性の樹脂とは、熱伝導率（熱拡散率）が大きく異なる。ここで、ピッチ系炭素繊維強化樹脂は単なる例示であり、炭素繊維および樹脂各々の熱伝導率（熱拡散率）に差があればよく、例えば熱拡散率が相対的に低いポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維強化樹脂を用いてもよい。
【００２３】
また、図示の例における炭素繊維強化樹脂は、所謂連続繊維複合材料である。さらに説明をすると、例えば、連続繊維プリプレグを積層した、炭素繊維強化樹脂を測定試料１とする。ここで、連続繊維複合材料は、単なる例示であり、不連続繊維複合材料であってもよい。さらに説明をすると、例えばピッチ系炭素繊維の長さは、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、より詳細には、１ｍｍ〜５ｍｍ程度であってもよい。
【００２４】
また、炭素繊維は、その軸方向と断面方向では熱拡散率が異なる熱的異方性材料である。したがって、炭素繊維強化樹脂のように、熱的に等方である樹脂中に炭素繊維が分散した系では、繊維の配向方向に高い熱拡散率を示し、繊維の配向方向と直交する方向に低い熱拡散率を示す。
【００２５】
また、測定試料１の配向性とは、異方性材料である測定試料１に含まれる繊維（炭素繊維）の配向状態（配向分布）である。本実施の形態における配向状態は、配向方向（配向角）および配向強度（Degree of Fiber Orientation）により示される。ここで、配向角とは、測定試料１において繊維が向きやすい方向を示す角度である。言い換えると、配向角は、繊維の優先配向度である。また、配向強度は、配向角への集中度を表わす指標である。この配向強度は、配向角の分散とも言い換えられる。
【００２６】
＜測定原理＞
次に、本実施の形態における測定方法の原理を説明する。以下の説明では、炭素繊維強化樹脂を測定試料１として用いる例で説明する。そして、上記のように繊維の配向方向に高い熱拡散率を示し、繊維の配向方向と直交する方向に低い熱拡散率を示すという炭素繊維強化樹脂の特性を用いて、３次元熱拡散率分布から、測定領域の繊維配向分布を同定する。
【００２７】
以下、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、測定試料１の面内熱拡散率の測定原理について詳細に説明する。
図示の例においては、測定試料１の表面に対して、一定の周波数の加熱光（レーザ光）を照射し、測定試料１の裏面側から赤外線サーモグラフィ１７により測定する。付言すると、ここでは、位相遅れの距離依存性を検知する。
さて、加熱光により照射される領域を点熱源とすると、この点熱源から距離が離れた位置での交流温度Ｔａｃは、以下に示す式（１）で表わされる。
【００２８】
【数１】
2019049417.tif 000003
【００２９】
ここに、
Ｔ０・・・定数（Ｋｍ）
ｆ・・・加熱周波数（Ｈｚ）
ｔ・・・時間（ｓ）
ｒ・・・距離（ｍ）
【００３０】
また、点熱源と交流温度Ｔａｃとの位相差θは、以下に示す式（２）で表わされる。
【００３１】
【数２】
2019049417.tif 000004
【００３２】
ここに、
ｆ１・・・加熱周波数（一定）（Ｈｚ）
Ｄ・・・熱拡散率（ｍｍ２／ｓ）
【００３３】
この測定試料１の面内熱拡散率Ｄは、以下に示す式（３）で表わされる。
【００３４】
【数３】
2019049417.tif 000005
【００３５】
次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、測定試料１の厚み方向熱拡散率の測定原理について説明をする。なお、図４（ａ）および（ｂ）は、厚み方向熱拡散率の測定原理を示す説明図である。
ここでは、厚みｄが一定の測定試料１に照射させる加熱光の周波数を変化させながら測定する。付言すると、ここでは位相遅れの周波数依存性を検知する。
【００３６】
この測定試料１の厚み方向の熱拡散率Ｄは、以下に示す式（４）で表わされる。
【００３７】
【数４】
2019049417.tif 000006
【００３８】
ここに、
ｄ・・・測定対象物の厚み（一定）（ｍｍ）
【００３９】
次に、図５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、測定試料１の配向分布の測定原理について説明をする。なお、図５（ａ）は測定試料１における熱拡散の方向を示し、図５（ｂ）は熱拡散の角度と熱拡散率と繊維配向密度との関係を示す図である。
【００４０】
さて、図５（ａ）に示すように、測定試料１に含まれる炭素繊維の配向状態に応じて、加熱領域Ｈｐからの熱拡散現象が変化する。すなわち、測定試料１に含まれる炭素繊維の向きに沿う方向、すなわち炭素繊維の軸方向においては加熱領域Ｈｐからの熱が伝わりやすく、炭素繊維の向きと交差する方向、すなわち炭素繊維の断面方向には加熱領域Ｈｐからの熱が伝わりにくい。このことにより、測定試料１における加熱領域Ｈｐを中心とした角度に応じて、熱拡散の速さに違いが生じる。言い換えると、測定試料１における加熱領域Ｈｐを中心とした角度に応じて、熱拡散率が変化する。
【００４１】
そして、図５（ｂ）に示すように、測定試料１において、加熱領域Ｈｐから複数方向の熱拡散率の測定を配向同定装置１００により行った結果、角度に応じて熱拡散率が変化することが確認された。
また、本実施の形態においては、得られた熱拡散率角度分布に基づいて、繊維配向分布の期待値と標準偏差とを算出する。さらに説明をすると、得られた熱拡散率角度分布に基づいて得られる繊維配向分布密度関数（Fiber Orientation Distribution Density Function）により、繊維配向分布の期待値と標準偏差とを算出する。なお、上記のように繊維の配向状態は、配向方向および配向強度により示されるが、それぞれが繊維配向分布の期待値と標準偏差とに相当するものとして解析する。
【００４２】
ここで、繊維配向分布密度関数ｇ（θ）は、以下に示す式（５）で表わされる。
【００４３】
【数５】
2019049417.tif 000007
【００４４】
ここに、
ｎ・・・ピークの数
θｉ、θｉ+１・・・ピークとピークの境界角度
【００４５】
また、ｇｉ（θ）は、以下に示す式（６）で表される。
【数６】
2019049417.tif 000008
【００４６】
ここに、
Ｐｉ・・・第１フィッティングパラメータ
Ｑｉ・・・第２フィッティングパラメータ
ξｉ・・・分布サイズを決定するパラメータ（無次元数）
【００４７】
そして、期待値μｉおよび標準偏差σｉは、以下に示す式（７）および（８）で表される。
【数７】
2019049417.tif 000009
【数８】
2019049417.tif 000010
【００４８】
なお、熱拡散率角度分布と繊維配向分布密度関数とのスケールを一致させるため、フィッティングを行う前に測定結果に対して規格化の処理を施す。
【００４９】
＜動作＞
次に、図１および図６を参照して、本実施の形態における配向同定装置１００の動作を説明する。図６は、配向同定装置１００（図１参照）の動作を説明するフローチャートである。
【００５０】
まず、配向同定装置１００におけるダイオードレーザ１０から出射されたレーザ光により、測定試料１の表面がスポット周期加熱される（ステップ６０１）。
そして、赤外線サーモグラフィ１７により測定される温度分布により、位相遅れ分布測定部２１が位相遅れ分布を測定する（ステップ６０２）。
そして、この測定された位相遅れ分布に基づき、熱拡散率分布算出部２２が熱拡散率角度分布を算出する（ステップ６０３）。
【００５１】
そして、この算出された熱拡散率角度分布に基づき、配向性算出部２３が、配向方向および配向強度（分散）を算出する（ステップ６０４）。
そして、配向性算出部２３が、配向強度の補正を実行する（ステップ６０５）。
そして、算出結果表示部２４が、配向方向および分散の算出結果を液晶ディスプレイなどの表示手段（不図示）に表示する（ステップ６０６）。
【００５２】
＜測定結果＞
図７（ａ）および（ｂ）は、一方向材の測定結果を示す図である。より具体的には、図７（ａ）は一方向材の正規化後熱拡散率角度分布を示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す正規化後熱拡散率角度分布に基づき得られたフィッティングパラメータを示す図である。
次に、図７（ａ）および（ｂ）を参照して、一方向材の測定試料１０１を用いた測定結果を説明する。
【００５３】
なお、ここでは各々異なる種類の炭素繊維を含むＣＦＲＰを測定試料１０１として用いた結果を説明する。具体的には、ピッチ系の炭素繊維からなる一方向配向(Unidirectional、ＵＤ)のＣＦＲＰと、ＰＡＮ系の炭素繊維からなる一方向配向のＣＦＲＰとをそれぞれ測定試料１０１として用いる。また、ピッチ系の炭素繊維およびＰＡＮ系の炭素繊維各々の繊維方向は、−９０°および９０°とする。
【００５４】
また、以下の説明においては、上記ピッチ系の炭素繊維およびＰＡＮ系の炭素繊維からなる各測定試料１０１を、ピッチ系試料およびＰＡＮ系試料と呼ぶことがある。また、これらピッチ系試料およびＰＡＮ系試料は、炭素繊維の種別のみに差異があり、例えば炭素繊維の配向状態は一致するものとする。付言すると、ピッチ系試料における繊維の軸方向熱拡散率は３５２ｍｍ２／ｓであり、ＰＡＮ系試料における繊維の軸方向熱拡散率は６．４ｍｍ２／ｓである。
【００５５】
まず、図７（ａ）に示すように、測定された繊維配向分布密度関数の度数分布の形状は、ピッチ系試料の方が、ＰＡＮ系試料よりも鋭い分布となっている。すなわち、ピッチ系試料においてはピークが高くかつ幅が狭い（ばらつきが小さい）のに対して、ＰＡＮ系試料においてはピークが低く幅が広い（ばらつきが大きい）。
【００５６】
ここで、ピッチ系試料およびＰＡＮ系試料の配向角について説明をする。図７（ａ）に示すように、ピッチ系試料およびＰＡＮ系試料の両者とも、角度が−９０°および９０°付近で、熱拡散率角度分布が最大となる。このことにより、ピッチ系試料およびＰＡＮ系試料は、それぞれにおける炭素繊維の配向角が−９０°および９０°付近であることが推定される。
【００５７】
さらに説明をすると、上記の測定原理を用いることにより、ピッチ系試料の配向角（ピークの角度μi）は−８９．８°および９０．２°、ＰＡＮ系試料の配向角は−８９．９°および８７．９°という結果が得られた（図７（ｂ）参照）。すなわち、各角度μiが、配向角−９０°および９０°とほぼ一致する。このことから、角度μiを配向角として捉えることができる。
【００５８】
次に、ピッチ系試料およびＰＡＮ系試料における配向強度について説明をする。まず、上記のように、熱拡散率角度分布における分散σ２（標準偏差σ）は、配向強度と関連する指標である。ここで、理想的な一方向配向の測定試料１０１を用いた場合、熱拡散率角度分布の標準偏差σはゼロになる。しかしながら、図７（ｂ）に示す測定結果においては、標準偏差２σiは正の値を示す。なお、ここでは便宜上、例えば標準偏差σiの２倍を単に標準偏差２σiと表す。同様に、以下の説明における標準偏差４σは、標準偏差σの４倍であることを示す。
【００５９】
また、熱拡散率角度分布の標準偏差２σiは、繊維の配向状態が同一であれば一致する。しかしながら、図７（ｂ）に示す測定結果によれば、一方向配向のピッチ系試料およびＰＡＮ系試料における配向強度は、互いに異なる。具体的には、ピッチ系試料における標準偏差２σiは７．１および７．１であり、ＰＡＮ系試料における標準偏差２σiは２９．９および３０．４である。すなわち、ピッチ系試料における標準偏差２σiと比較して、ＰＡＮ系試料の標準偏差２σiが約４倍となる結果となった。したがって、測定された上記標準偏差２σiから、配向強度を同定するために所定の補正を行うことが必要となる。
【００６０】
＜熱拡散固有のばらつき＞
図８（ａ）および（ｂ）は、熱拡散のばらつきの算出を説明する図である。より具体的には、図８（ａ）は熱拡散のばらつきを算出する際の計算条件を示す図であり、図８（ｂ）は熱拡散率異方比と標準偏差との関係を示す図である。
【００６１】
本実施の形態においては、熱拡散固有のばらつきについて補正を実行しながら、測定試料１０１における配向強度を同定する。言い換えると、測定試料１０１における熱拡散に関する補正値を用いて、測定値の補正を行う。さらに言い換えると、炭素繊維の熱拡散率異方比（軸方向熱拡散率／断面方向熱拡散率）と、面内熱拡散率角度分布における標準偏差の関係に基づく補正法を用いる。
【００６２】
まず、上記測定結果における熱拡散固有の誤差を評価するため、ＣＶＭ（Control Volume Method）を用いて、一方向配向（一方向材）であるピッチ系試料およびＰＡＮ系試料において数値計算を行う。計算条件は、図８（ａ）に示す通りである。具体的には、ピッチ系試料は、軸方向熱拡散率を３５２ｍｍ２／ｓ、断面方向熱拡散率を６．８ｍｍ２／ｓ、異方比を５１．７、Δｘを０．１２５（ｍｍ）、要素（Elements）を６００ｘ６００ｘ１とする。また、ＰＡＮ系試料は、軸方向熱拡散率を６．４ｍｍ２／ｓ、断面方向熱拡散率を０．８ｍｍ２／ｓ、異方比を８．０、Δｘを０．０８５（ｍｍ）、要素（Elements）を６００ｘ６００ｘ１とする。
【００６３】
そして、非定常熱伝導解析によって得られた周期加熱の温度応答から位相遅れを解析し、算出された面内熱拡散率角度分布における標準偏差と、熱拡散率異方比との関係が得られた（図８（ｂ）参照）。なお、図８（ｂ）においては、上記測定結果において得られたピッチ系試料およびＰＡＮ系試料の標準偏差２σiもプロットされている。
【００６４】
上記数値計算のモデルにおいては、測定試料１０１を完全一方向配向としている。すなわち、配向角のばらつきはゼロである。したがって、図８（ｂ）において、数値計算による値（数値計算結果）を通る近似曲線よりも小さい標準偏差は、熱拡散固有のばらつきに起因するものといえる。また、数値計算結果（近似曲線）よりも大きい標準偏差は、繊維配向のばらつきに起因するものといえる。よって、測定結果から、強化繊維の熱拡散率異方比で決定される近似曲線上の値を引くことで、真の配向強度が算出され得る（図中矢印Ｄａ参照）。付言すると、熱的異方性に起因する固有の異方性を除去することにより、配向強度を絶対的に評価し得る。
【００６５】
＜積層角と熱拡散固有のばらつきとの関係＞
図９（ａ）乃至（ｄ）は、積層角が異なる測定試料２０１、２２１、２４１、２６１を示す図である。図１０は、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の熱拡散率角度分布を示す。図１１は、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の標準偏差を示す。
【００６６】
さて、ＣＦＲＰの種別としては、図９（ａ）に示すような一方向に炭素繊維を揃えた一方向材以外に、図９（ｂ）乃至（ｄ）に示すような交差する向きで繊維を配置したクロスプライ積層板がある。そして、クロスプライ積層板においては、炭素繊維が所定の積層角（図９（ｂ）に示す角度θｃ参照）を形成する。
【００６７】
図９（ａ）に示す測定試料２０１は、積層角０°のクロスプライ積層板、すなわち一方向材である。付言すると、一方向材は、クロスプライ積層板の一態様として考えることができる。また、図９（ｂ）に示す測定試料２２１は積層角２０°のクロスプライ積層板であり、図９（ｃ）に示す測定試料２４１は積層角４０°のクロスプライ積層板であり、図９（ｄ）に示す測定試料２６１は積層角６０°のクロスプライ積層板である。なお、図９（ａ）乃至（ｄ）に示す測定試料２０１、２２１、２４１、２６１は、積層角のみに差異があり、同一の材料（同一の炭素繊維および同一の樹脂）により構成されているものとする。また、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維である。なお、測定試料２０１は、基準材の一例である。測定試料２２１は、試料の一例である。
【００６８】
また、図９（ｂ）に示す測定試料２２１における配向方向（配向角）は、理論的には、交差して配置された炭素繊維の配向方向の平均値となる。例えば、測定試料２２１においては、−８０°および１００°の炭素繊維と、−１００°および８０°の炭素繊維とが交差している。そして、測定試料２２１の配向方向は、交差する繊維の配向方向の平均値である−９０°および９０°となる。同様に、図９（ｃ）に示す測定試料２４１、図９（ｃ）に示す測定試料２６１の配向方向も、−９０°および９０°となる。
【００６９】
ここで、クロスプライ積層板における積層角は、上記配向強度を示す指標として捉えることができる。さらに説明をすると、例えば、図９（ｂ）に示す例においては、配向方向が図中上下方向（−９０°および９０°）であり、かつ±１０°の範囲（角度）で炭素繊維がばらついている状態と考えることができる。同様に、図９（ｃ）および（ｄ）に示す例においては、配向方向が図中上下方向であり、±２０°および±３０°の範囲（角度）で炭素繊維がばらついていると考えることができる。
【００７０】
さて、図１０に、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の測定結果を示す。図１０に示すように、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１のいずれの熱拡散率角度分布においても、角度が−９０°および９０°付近で最大となる。これは、各試料における炭素繊維の配向角（−９０°および９０°）とほぼ一致する。また、積層角が小さいほどピークが高くかつ幅が狭い（ばらつきが小さい）のに対して、積層角が大きいほどピークが低く幅が広い（ばらつきが大きい）。
【００７１】
ここで、図１１において、測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の熱拡散率角度分布から得られた各々の標準偏差４σを示す。これらの標準偏差４σは、各測定試料２０１、２２１、２４１、２６１の積層角と一致しない。具体的には、積層角０°の測定試料２０１においては、測定結果から得られる標準偏差４σが１６．１°であり、理想的なゼロではない。これは、上記のように測定結果に熱拡散固有のばらつき（標準偏差）が含まれるためと考えられる。
【００７２】
図１１に示す積層角２０°の測定試料２２１においては、測定結果から算出される標準偏差４σが３６．３°であり、積層角である２０°と比較して最大誤差が約８０％となる。また、積層角４０°の測定試料２４１においては、標準偏差４σが５９．０°であり、積層角である４０°と比較して、最大誤差が約４８％となる。また、積層角６０°の測定試料２６１においては、標準偏差４σが８０．６°であり、積層角である６０°と比較して最大誤差が約３４％となる。この誤差の要因として、測定された各標準偏差４σに一方向材の熱拡散率分布における標準偏差が含まれている点が挙げられる。
【００７３】
そこで、図９（ａ）に示すような一方向材の熱拡散率分布における標準偏差を補正値とする。この補正値に基づき、測定試料２２１、２４１、２６１の標準偏差４σを補正すると、より精度よく各測定試料２２１、２４１、２６１の配向強度を算出することができる。
【００７４】
例えば、図９（ｂ）に示す測定試料２２１においては、熱拡散率分布における標準偏差４σ（３６．３°）から、図９（ａ）に示す一方向材の測定試料２２１の標準偏差４σ（１６．１）を引くことで、補正後の標準偏差４σが２０．２°となる。この場合、最大誤差が約１％となる。同様に、図９（ｃ）に示す測定試料２４１においては、熱拡散率分布における標準偏差４σ（５９．０°）から、一方向材の標準偏差４σ（１６．１）を引くことで、補正後の標準偏差４σが４２．９°となり、最大誤差が約７．３％となる。図９（ｄ）に示す測定試料２６１においては、熱拡散率分布における標準偏差４σ（８０．６°）から、一方向材の標準偏差４σ（１６．１）を引くことで、補正後の標準偏差４σが６４．５°となり、最大誤差が約７．５％となる。これらのことにより、上記補正前と比較して、配向強度、すなわち積層角をより精度よく求め得ることが確認された。
【００７５】
なお、上記においては、補正値として、測定結果で得られた一方向材の標準偏差４σを用いることを説明したが、これに限定されない。例えば、炭素繊維（繊維）の種別などに応じて他の数値を用いてもよい。さらに説明をすると、炭素繊維の熱拡散率異方比（軸方向熱拡散率／断面方向熱拡散率）に応じて標準偏差４σを調整（増減）させ、例えば標準偏差３．０σ〜６．０σ、好ましくは標準偏差３．５σ〜４．５σの範囲の中で補正値を設定してもよい。付言すると、標準偏差３．５σ以上とすることにより、積層角をより精度よく算出し得る。
【００７６】
また、例えば、測定結果で得られた一方向材の標準偏差４σに替えて、上記図８（ａ）および（ｂ）で説明したように、炭素繊維の熱拡散率異方比（軸方向熱拡散率／断面方向熱拡散率）をパラメータとして補正値としてもよい。言い換えると、一方向材の熱拡散をモデル化し、数値計算によって補正値を決定することも可能である。
【００７７】
また、上記図８（ａ）および（ｂ）における一方向材と同様に、クロスプライ積層板における炭素繊維の熱拡散率異方比（軸方向熱拡散率／断面方向熱拡散率）をパラメータとして数値計算によって補正値を定めてもよい。さらに説明をすると、所定の角度の積層角のクロスプライ積層板における測定結果と、熱拡散率異方比で決定される数値計算結果との差により、一方向材を測定した場合の標準偏差４σを推定することができる。この推定された標準偏差４σを補正値として、配向強度の補正を行ってもよい。なお、このように一方向材を測定した場合の標準偏差４σを推定することにより、補正のために一方向材を形成することが不要となる。
【００７８】
また、上記のように測定結果として得られた補正値は、配向同定装置１００で測定した結果であってもよいし、配向同定装置１００以外の装置により測定した結果であってもよい。さらに、数値計算によって得られる補正値も、配向同定装置１００で算出してもよいし、配向同定装置１００以外の装置により算出してもよい。
【００７９】
また、測定試料２２１の熱拡散率分布における標準偏差４σは、検出配向強度の一例であり、測定試料２０１の熱拡散率分布における標準偏差４σは、基準配向強度の一例である。
【００８０】
＜積層角が既知の測定試料との差に基づく積層角の同定＞
さて、測定試料２２１などの熱拡散率角度分布から得られた標準偏差４σを用いて、測定試料２２１の積層角を特定してもよい。例えば、積層角が既知の第１測定試料と、積層角が未知の第２測定試料とにおいて、それぞれの熱拡散率角度分布から標準偏差４σを出力する。そして、出力された標準偏差４σの差と、第１測定試料における既知の積層角とから、第２測定試料の積層角を特定する。すなわち、積層角が既知の第１測定試料の標準偏差４σを補正値として用いて、第２測定試料の積層角（交差角）を特定する。
【００８１】
以下、熱拡散率角度分布における標準偏差４σを用いて、積層角を求める手法を具体的に説明する。なお、ここでは、図９（ｂ）および（ｃ）各々に示す測定試料２２１、２４１を用いて説明をする。また、図９（ｂ）に示す測定試料２２１を上記の第１測定試料とし、図９（ｃ）に示す測定試料２４１を上記の第２測定試料とする。すなわち、測定試料２２１においては、積層角が２０°であることが既知であるのに対して、図９（ｃ）に示す測定試料２４１においては、積層角が未知であるものとする。
【００８２】
さて、上記の通り、図１０（ｂ）に示す測定試料２２１においては、熱拡散率分布における標準偏差４σが３６．３°である。また、図１０（ｃ）に示す測定試料２４１においては、熱拡散率分布における標準偏差４σが５９．０°である。そして、図１０（ｃ）に示す測定試料２４１の標準偏差４σである５９．０°から、図１０（ｂ）に示す測定試料２２１の標準偏差４σの３６．３°を補正値として引くと、標準偏差４σの差は２２．７°となる。この標準偏差４σの差は、測定試料２２１および測定試料２４１の積層角の差に基づくものである。そして、測定試料２２１における既知の積層角に、得られた標準偏差４σの差を加えることで、測定試料２４１の積層角が得られる。具体的には、測定試料２２１の積層角２０°に標準偏差４σの差である２２．７°を加えることにより、測定試料２４１の積層角が４２．７°と算出される。上記のように測定試料２４１の積層角は４０°であるから、最大誤差は約６．８％となる。
【００８３】
＜コンピュータ２０のハードウェア構成＞
【００８４】
図１２は、コンピュータ２０のハードウェア構成例を示した図である。
図１２に示すように、コンピュータ２０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２５と、記憶手段であるメインメモリ２６およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）２７とを備える。ここで、ＣＰＵ２５は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行する。また、メインメモリ２６は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域である。ＨＤＤ２７は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。そして、コンピュータ２０が備えるこれらの構成部材により、上記図２などで説明した各機能構成が実行される。
【００８５】
なお、コンピュータ２０は、赤外線サーモグラフィなど外部との通信を行うための通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）２８を備えている。なお、ＣＰＵ２５が実行するプログラム（例えば、上記配向強度の補正を実行するプログラム）は、予めメインメモリ２６に記憶させておく形態の他、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してＣＰＵ２５に提供したり、あるいは、ネットワーク（不図示）を介してＣＰＵ２５に提供したりすることも可能である。
【００８６】
＜その他＞
上記の説明においては、測定試料１０１の１箇所で測定を行うことを説明したが、測定試料１０１の面内における複数箇所で測定を行ってもよい。測定試料１０１の面内の複数箇所で測定することにより、熱伝導異方性分布が同定され得る。また、測定試料１０１の配向性の分布、あるいは測定試料１０１に含まれる炭素繊維の分布（分散）が同定され得る。付言すると、配向同定装置１００は、炭素繊維の分布を同定する分布同定装置としても機能し得る。さらに、配向同定装置１００は炭素繊維の分布の他に、炭素繊維の繊維径（例えば平均繊維径）や繊維長（例えば平均繊維長、横長比）など、炭素繊維の寸法を同定する装置としても機能し得る。
【００８７】
また、上記の説明においては、算出結果表示部２４が、配向方向および分散の算出結果を表示手段（不図示）に表示（出力）することを説明したがこれに限定されない。例えば、配向方向および分散の算出結果を、他装置に送信する態様や、自装置で保存する態様であってもよい。
また、配向方向および分散の算出結果を算出する過程で得られる、熱拡散率についての情報を、配向方向および分散の算出結果とともに、表示、送信、記憶する態様であってもよい。あるいは、配向方向および分散の算出結果のいずれか一方に関する情報を、表示、送信、記憶する態様であってもよい。
【００８８】
また、上記の説明においては、配向角、配向強度、積層角を出力することを説明したが、配向性を示す情報としては、これに限定されない。例えば、配向角、配向強度、積層角を直接示さずに、得られた配向角、配向強度、積層角を、各々の閾値と比較して、各閾値を超えた場合に、配向角、配向強度、積層角のいずれが閾値を超えたことを示す情報を出力する態様であってもよい。また、熱拡散率分布を示す情報を例えばグラフなどにより出力してもよい。
【００８９】
また、配向方向および配向強度を出力する過程としてフィッティングを行うことを説明した。この手法は特に限定されない。例えば、熱拡散率角度分布に最小二乗法を用いる手法、楕円分布を無次元化した熱拡散率分布に対して、最小二乗法を用いてフィッティングする楕円近似、他の密度関数などによりフィッティングを行うことができる。
【００９０】
また、上記の説明においては、ダイオードレーザ１０により測定試料１の表面を加熱し、赤外線サーモグラフィ１７によって測定試料１の裏面を測定することを説明したが、これに限定されない。例えば、ダイオードレーザ１０による測定試料１の加熱と、赤外線サーモグラフィ１７による測定試料１の測定を、同一の面で行う態様であってもよい。なお、上記実施の形態のように、ダイオードレーザ１０による加熱と、赤外線サーモグラフィ１７による測定とを互いに異なる面で測定する場合は、同一面で測定する場合と比較して、熱反射の影響を抑制し得る。
【００９１】
また、ダイオードレーザ１０により実行される測定試料１の加熱は、レーザに限定されない。測定試料１を局所的に加熱することが可能であれば、誘導加熱や抵抗加熱など他の加熱方法を用いてもよい。
【００９２】
また、上記の説明においては、測定試料１０１などとして、炭素繊維強化樹脂を用いることを説明したが、これに限定されない。すなわち、互いに熱伝導率が異なる複数の種類の材料から構成される試料であればよい。また、上記では、強化材として炭素繊維を用いることを説明したが、炭素繊維は、一方向に長い形状であればよく、長尺状、長方形状、円柱状、多角形状、長楕円球状などであってもよい。
さらに、上記のように配向同定装置１００を分布同定装置としても機能させる場合には、強化材の形状は、一方向に長い形状以外の形状であってもよい。例えば、粒子状、球状、ペレット状など他の形状であってもよい。
【００９３】
さて、上記では種々の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例同士を組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…測定試料、１０…ダイオードレーザ、１７…赤外線サーモグラフィ、２０…コンピュータ、２１…位相遅れ分布測定部、２２…熱拡散率分布算出部、２３…配向性算出部、２４…算出結果表示部
【図１】
2019049417.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019049417.tif 000017
【図８】
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【図９】
2019049417.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
2019049417.tif 000021
【図１２】
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