(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出手段と、
前記超音波検出手段で検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出手段と、
前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出手段と
を有することを特徴とする弾性定数計測装置。
【請求項２】
前記超音波発生手段は、前記被計測板の表面にレーザビームを照射して、前記第１の横波超音波、前記第２の横波超音波、前記縦波超音波及び前記板厚方向に変位する表面超音波を発生させることを特徴とする請求項１に記載の弾性定数計測装置。
【請求項３】
前記超音波検出手段は、
前記被計測板の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得手段と、
前記レーザビーム取得手段で取得したレーザビームに基づいて、前記各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出する周波数変化検出手段とを具備するものであり、
前記第１〜第４音速算出手段は、前記周波数変化検出手段で検出された前記各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が前記被計測板の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性定数計測装置。
【請求項４】
被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出ステップと、
前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップと
を有することを特徴とする弾性定数計測方法。
【請求項５】
前記超音波発生ステップでは、前記被計測板の表面にレーザビームを照射して、前記第１の横波超音波、前記第２の横波超音波、前記縦波超音波及び前記板厚方向に変位する表面超音波を発生させることを特徴とする請求項４に記載の弾性定数計測方法。
【請求項６】
前記超音波検出ステップは、
前記被計測板の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得ステップと、
前記レーザビーム取得ステップで取得したレーザビームに基づいて、前記各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出する周波数変化検出ステップとを具備するものであり、
前記第１〜第４音速算出ステップでは、前記周波数変化検出ステップで検出された前記各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が前記被計測板の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の弾性定数計測方法。
【請求項７】
被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、
前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出ステップと、
前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出ステップと、
前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて多結晶体の弾性定数を計測する弾性定数計測装置、弾性定数計測方法、当該弾性定数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。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板等の集合組織を有する材料（以下では多結晶体ともいう）における弾性定数を計測する方法としては、例えば、測定子が被測定物に接触しない非接触法の一種である電磁超音波法を用いた計測が考えられている。
【０００３】
下記の非特許文献１では、圧延により作成した金属板（被計測板）において、電磁超音波法を用いて発生した、板厚方向に伝播する縦波超音波、被計測板の長手方向（圧延方向）に偏波する横波超音波、被計測板の幅方向に偏波する横波超音波、及び、被計測板の表面に対して平行に変位する２種類の表面超音波（以下、この被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を、「表面ＳＨ波」と称する）の各超音波における音速を測定し、測定した各音速値に基づいて多結晶体の弾性定数を算出するものである。
【０００４】
下記の非特許文献２では、電磁超音波法を用いて被計測板に発生した、表面ＳＨ波を含む複数の表面超音波における音速を測定し、測定した各音速値に基づいて多結晶体の弾性定数を算出するものである。
【０００５】
【非特許文献１】Ｋ．Ｋａｗａｓｈｉｍａ，ＪＡＳＡ，Ｖｏｌ．８７，Ｎｏ．２，１９９０，ｐ．６８１−６９０
【非特許文献２】Ｈ．Ｈｉｒａｏ  ｅｔｃ．，“ｔｅｘｔｕｒｅ  ｏｆ  ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍｅｔａｌｓ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ  ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，８１（５），ｍａｙ，１９８７，ｐ．１４３４−１４４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、非接触法の別の一種であるレーザ超音波を用いた計測法では、被計測板の表面に、当該被計測板の表面に対して平行に変位する表面ＳＨ波を発生させることが原理的に難しいために、上述した非特許文献１及び非特許文献２による手法を用いて多結晶体の弾性定数を計測することが困難であった。一般的に、このレーザ超音波を用いた計測法は、電磁超音波を用いた計測法よりも測定子と被計測板との離隔距離を大きくとることができ、製造工程で使用する場合に、より好適であることが知られている。すなわち、近時においては、表面ＳＨ波を用いずに多結晶体の弾性定数を計測する手法の確立が強く望まれていた。
【０００７】
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、被計測板に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面ＳＨ波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の弾性定数計測装置は、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生手段と、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出手段と、前記超音波検出手段で検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出手段と、前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出手段とを有する。
【０００９】
本発明の弾性定数計測方法は、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出ステップと、前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数算出ステップとを有する。
【００１０】
本発明のプログラムは、被計測板の内部及び表面に超音波を発生させる超音波発生ステップと、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の長手方向に偏波した第１の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の幅方向に偏波した第２の横波超音波、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、前記被計測板の表面に発生した超音波であって前記板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を検出する超音波検出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第１の横波超音波の音速を第１音速として算出する第１音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記第２の横波超音波の音速を第２音速として算出する第２音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記縦波超音波の音速を第３音速として算出する第３音速算出ステップと、前記超音波検出ステップで検出した前記板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出する第４音速算出ステップと、前記第１音速、前記第２音速、前記第３音速及び前記第４音速に基づいて、前記被計測板の内部に発生した超音波であって前記被計測板の表面に対して平行に変位する表面超音波を用いずに、前記被計測板を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する弾性定数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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被計測板に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面ＳＨ波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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弾性定数計測装置の概略構成図である。
本実施形態の弾性定数計測装置は、図１に示すように、超音波発生用レーザ１０と、超音波検出用レーザ２０と、ヘッド部３０と、干渉計（周波数変化検出手段）５０と、光検出器６０と、演算処理装置（第１〜第４音速算出手段及び弾性定数算出手段）７０とを備えて構成されている。また、この弾性定数計測装置には、光学部品として、光ファイバ９１ａ，９１ｂ及び９１ｃ、集光レンズ９２等が設けられている。
【００１４】
超音波発生用レーザ１０は、被計測板１０１の内部及び表面に超音波を発生させるためのものである。超音波発生用レーザ１０としては、例えばＹＡＧレーザやＣＯ2レーザなどの高エネルギーパルスレーザを使用する。超音波発生用レーザ１０から発せられたレーザビームは、光ファイバ９１ａを介してヘッド部３０に導かれる。
【００１５】
超音波検出用レーザ２０は、超音波発生用レーザ１０からのレーザビームの照射によって被計測板１０１の内部及び表面に発生し、被計測板１０１の内部及び表面を伝播してきた超音波を検出するためのものである。超音波検出用レーザ２０としては、単一周波数のレーザビームを発するものを用いる。超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームは、光ファイバ９１ｂを介してヘッド部３０に導かれる。
【００１６】
ヘッド部３０は、図２及び図３に示すように、超音波発生部３１と、レーザビーム取得部４１とを備えて構成されている。また、超音波発生部３１は、シリンドリカルレンズ３５と、シリンドリカルレンズ３５の回転機構（不図示）とを有している。
【００１７】
光ファイバ９１ａにより超音波発生部３１に導かれたレーザビームは、シリンドリカルレンズ３５に入射する。シリンドリカルレンズ３５は、超音波発生用レーザ１０からのレーザビームをライン状に集光させ、ラインフォーカスビームとして被計測板１０１の表面に照射するものである。
【００１８】
本実施形態では、図２に示したように、シリンドリカルレンズ３５の向きが被計測板１０１の幅方向に対して平行に配置された場合に、被計測板１０１の幅方向に対して平行な（換言すれば、被計測板１０１の長手方向に対して垂直な）ラインフォーカスビームＬ１１が被計測板１０１の表面に照射される。また、図３に示したように、シリンドリカルレンズ３５の向きが被計測板１０１の長手方向に対して平行に配置された場合に、被計測板１０１の長手方向に対して平行な（換言すれば、被計測板１０１の幅方向に対して垂直な）ラインフォーカスビームＬ１２が被計測板１０１の表面に照射される。ここで、被計測板１０１の長手方向とは、被計測板１０１が鋼板であって圧延工程の場合には、圧延方向に相当するものである。
【００１９】
図２に示すように、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１１が照射された場合には、被計測板１０１の内部に、被計測板１０１の長手方向に角度αで偏波した第１の横波超音波ＷS1及び被計測板１０１の板厚方向に伝播した縦波超音波ＷT1が発生するとともに、被計測板１０１の表面に、板厚方向に変位し長手方向に伝播する表面超音波ＷH1が発生する。また、図３に示すように、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１２が照射された場合には、被計測板１０１の内部に、被計測板１０１の幅方向に角度βで偏波した第２の横波超音波ＷS2及び被計測板１０１の板厚方向に伝播した縦波超音波ＷT2が発生するとともに、被計測板の表面に１０１に、板厚方向に変位し幅方向に伝播する表面超音波ＷH2が発生する。
【００２０】
シリンドリカルレンズ３５は、シリンドリカルレンズ３５の回転機構（不図示）により、被計測板１０１の表面に平行な平面内において任意にその向きを変えることができる。図３に示したシリンドリカルレンズ３５の向きは、図２に示したシリンドリカルレンズ３５の向きに対して、９０°回転させたものである。このシリンドリカルレンズ３５の回転機構は、例えば演算処理装置７０により制御される。
【００２１】
なお、点状のレーザビームを被計測板１０１の表面に照射すると、被計測板１０１の表面に対していろいろな方向に進行する超音波が発生する。当然、それらの超音波には、上述した第１の横波超音波ＷS1及び第２の横波超音波ＷS2等の超音波が含まれているが、その強度は小さいので、上述した第１の横波超音波ＷS1及び第２の横波超音波ＷS2等の超音波を正確に検出することは困難である。このため、本実施形態では、ラインフォーカスビームを用い、そのラインの向きを変えることにより、第１の横波超音波ＷS1等と第２の横波超音波ＷS2等をそれぞれ独立に発生させることにしている。
【００２２】
レーザビーム取得部４１は、超音波発生部３１によりラインフォーカスビームが照射された位置から所定の距離をおいた被計測板１０１の表面の所定位置に、超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームＬ２０を導くとともに、当該所定位置で反射したレーザビームＬ２０を取得するものである。
【００２３】
具体的に、本実施形態では、図２に示すように、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１１が照射された場合には、レーザビーム取得部４１は、ラインフォーカスビームＬ１１が照射された位置から所定の距離をおいた所定位置Ｐ１に、超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームＬ２０を導くとともに、所定位置Ｐ１で反射したレーザビームＬ２０を取得する。また、図３に示すように、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１２が照射された場合には、レーザビーム取得部４１は、ラインフォーカスビームＬ１２が照射された位置から所定の距離をおいた所定位置Ｐ２に、超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームＬ２０を導くとともに、所定位置Ｐ２で反射したレーザビームＬ２０を取得する。
【００２４】
このレーザビーム取得部４１は、集光レンズ４５ａ及び４５ｂと、ハーフミラー４６とを有して構成されている。また、レーザビーム取得部４１は、一体的に構成されており、被計測板１０１の長手方向及び幅方向に沿って移動することができる。そして、光ファイバ９１ｂにより超音波検出用レーザ２０からレーザビーム取得部４１に導かれたレーザビームＬ２０は、集光レンズ４５ａで集光され、ハーフミラー４６を透過した後、被計測板１０１の表面の所定位置に照射される。
【００２５】
また、本実施形態では、レーザビーム取得部４１は、ラインフォーカスビームＬ１１（又はＬ１２）の略中心点を通りそのラインに直交する平面と被計測板１０１の表面とが交わる直線上に、レーザビームＬ２０を導くことにしている。すなわち、当該直線上にレーザビームＬ２０を照射し、かつ当該レーザビームＬ２０を取得する所定位置を設定する。
【００２６】
例えば、図２のラインフォーカスビームＬ１１の端点では、点状のレーザビームを照射した場合と同じ状況になり、超音波が様々な方向に発生する。このため、ラインフォーカスビームＬ１１の端点を通りそのラインに直交する平面と被計測板１０１の表面とが交わる直線上には、様々な方向に発生した超音波が伝播されてくるので、所定の方向に伝播した超音波を正確に検出することができない。これに対し、ラインフォーカスビームＬ１１（又はＬ１２）の略中心点では、上述の所定方向に伝播した超音波だけが発生するので、ラインフォーカスビームＬ１１（又はＬ１２）の略中心点を通りそのラインに直交する平面と被計測板１０１の表面とが交わる直線上に前記所定位置を設定することにより、所定方向に伝播した超音波を正確に検出することができる。
【００２７】
被計測板１０１の表面は粗面であるため、レーザビームＬ２０は被計測板１０１の表面においてほぼ等方的に散乱される。このとき、例えば、図２に示した所定位置Ｐ１に、被計測板１０１の内部を伝播してきた第１の横波超音波ＷS1及び縦波超音波ＷT1、並びに被計測板１０１の表面を伝播してきた板厚方向に変位する表面超音波ＷH1のそれぞれの超音波が到達すると、当該所定位置が超音波振動をする。これにより、被計測板１０１の表面の所定位置で散乱されたレーザビームＬ２０は、被計測板１０１の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化する。なお、第１の横波超音波ＷS1、縦波超音波ＷT1及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1は、それぞれ所定位置Ｐ１に到達する時間が異なるため、当該所定位置での超音波振動に起因するレーザビームＬ２０の周波数変化を検出することにより、それぞれの超音波を分離して検出することが可能である。また、図３に示した所定位置Ｐ２の場合においても、上述した図２に示した所定位置Ｐ１の場合と同様の議論を適用することができる。
【００２８】
被計測板１０１の表面の所定位置で散乱されたレーザビームＬ２０のうち、その一部は、ハーフミラー４６で反射され、集光レンズ４５ｂで集光された後、光ファイバ９１ｃに入射する。この光ファイバ９１ｃは、かかるレーザビームＬ２０を干渉計５０に導くものである。光ファイバ９１ｃから出射したレーザビームＬ２０は、集光レンズ９２で集光された後、干渉計５０に入射する。
【００２９】
干渉計５０としては、例えばファブリ・ペロー干渉計が用いられる。このファブリ・ペロー干渉計５０は、レーザビーム取得部４１で取得したレーザビームＬ２０に基づいて、第１の横波超音波ＷS1、第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT1，ＷT2、及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1，ＷH2の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームＬ２０に対する周波数の変化を検出するものであり、互いに対向する２つの反射ミラーを有する。この２つの反射ミラーは共振器を構成し、レーザビームＬ２０を２つの反射ミラーの間で多重反射させることによりバンドパスフィルタとして機能する。２つの反射ミラー間の距離を調節することにより、この共振器を透過する光の周波数を調節することができる。
【００３０】
ここで、ファブリ・ペロー干渉計５０における共振曲線について説明する。
図４は、ファブリ・ペロー干渉計５０における共振曲線の一例を示す図である。
図４において、横軸は入射する光の周波数ｆを、縦軸はファブリ・ペロー干渉計５０からの出力、すなわちファブリ・ペロー干渉計５０を透過する光の強度Ｉを示している。図４から分かるように、透過光強度Ｉは、特定の周波数において急峻なピークを示すが、ピークの前後では速やかに低下する。このピークを示す周波数は、ファブリ・ペロー干渉計５０の反射ミラー間の距離を調節することによって変えることができる。そこで、図４に示す曲線の傾きが最大となる点（共振曲線動作点）Ａにおける周波数が、ちょうどレーザビームＬ２０の発振周波数と一致するように反射ミラー間の距離が調節されていれば、周波数のわずかな変化±Δｆを、相対的に大きな透過光強度の変化±ΔＩに変換することができる。これにより、ファブリ・ペロー干渉計５０は、被計測板１０１の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化したレーザビームＬ２０が入力されたときに、その周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。
【００３１】
ファブリ・ペロー干渉計５０から出力された透過光強度は、光検出器６０に送られる。光検出器６０は、透過光強度を電気信号に変換するものである。これにより、超音波振動は、最終的に電気的な信号として捉えられる。光検出器６０からの信号は、演算処理装置７０に送られ、波形データとして記憶される。ここで、ヘッド部３０のレーザビーム取得部４１、光ファイバ９１ｃ、集光レンズ９２、ファブリ・ペロー干渉計（周波数変化検出手段）５０及び光検出器６０は、本実施形態の「超音波検出手段」を構成する。
【００３２】
図５は、弾性定数計測装置における演算処理装置７０の概略構成を示したブロック図である。
図５において、ヘッド駆動制御部７１は、ユーザから被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数を計測する制御コマンド（以下、この制御コマンドを「弾性定数計測コマンド」と称する）を受信した場合に、ヘッド部３０を所望の状態に駆動制御する。具体的に、ヘッド駆動制御部７１は、弾性定数計測コマンドを受信した場合、例えば、最初に、ヘッド部３０の超音波発生部３１とレーザビーム取得部４１とが図２に示した状態となるように駆動制御を行って、被計測板１０１に第１の横波超音波ＷS1、縦波超音波ＷT1及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1を発生させる。その後、ヘッド部３０の超音波発生部３１とレーザビーム取得部４１とが図３に示した状態となるように駆動制御を行って、被計測板１０１に第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT2及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH2を発生させる。
【００３３】
波形データ記憶部７２は、光検出器６０から出力された、第１の横波超音波ＷS1、第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT1，ＷT2、及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1，ＷH2の各超音波における信号を、波形データとして記憶している。
【００３４】
音速算出部７３は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された各超音波におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が被計測板１０１の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出する。この音速算出部７３は、第１音速算出部７３１、第２音速算出部７３２、第３音速算出部７３３及び第４音速算出部７３４を具備して構成されている。
【００３５】
第１音速算出部７３１は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された第１の横波超音波ＷS1におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第１の横波超音波ＷS1が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第１の横波超音波ＷS1の音速を第１音速ＶS1として算出する。
【００３６】
第２音速算出部７３２は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された第２の横波超音波ＷS2におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第２の横波超音波ＷS2が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第２の横波超音波ＷS2の音速を第２音速ＶS2として算出する。
【００３７】
第３音速算出部７３３は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された縦波超音波ＷT1（又は縦波超音波ＷT2）におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該縦波超音波ＷT1（又は縦波超音波ＷT2）が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該縦波超音波ＷT1（又は縦波超音波ＷT2）の音速を第３音速ＶTとして算出する。
【００３８】
第４音速算出部７３４は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された板厚方向に変位する表面超音波ＷH1（又は板厚方向に変位する表面超音波ＷH2）におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該板厚方向に変位する表面超音波ＷH1（又は板厚方向に変位する表面超音波ＷH2）が被計測板１０１の表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該板厚方向に変位する表面超音波ＷH1（又は板厚方向に変位する表面超音波ＷH2）の音速を第４音速ＶHとして算出する。
【００３９】
弾性定数算出部７４は、第１音速算出部７３１で算出された第１音速ＶS1、第２音速算出部７３２で算出された第２音速ＶS2、第３音速算出部７３３で算出された第３音速ＶT、及び第４音速算出部７３４で算出された第４音速ＶHに基づいて、被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する。そして、弾性定数算出部７４で算出された多結晶体の弾性定数は、弾性定数算出部７４から、被計測板１０１のヤング率測定や、降伏強度測定、或いは引張強度測定等を行う各種の測定装置に送られる。
【００４０】
次に、弾性定数計測装置における計測方法について説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置で行う弾性定数計測方法の一例を示したフローチャートである。
【００４１】
まず、ステップＳ１では、ヘッド駆動制御部７１は、ユーザから被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数を計測する弾性定数計測コマンドを受信したか否かを判断する。この判断の結果、弾性定数計測コマンドを受信した場合には、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ２での判断の結果、弾性定数計測コマンドを受信していない場合には、弾性定数計測コマンドを受信するまで、ステップＳ１の処理を繰り返し行う。
【００４２】
続いて、ステップＳ２では、ヘッド駆動制御部７１は、ヘッド部３０の超音波発生部３１とレーザビーム取得部４１とが図２に示した状態となるように駆動制御を行って、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１１を照射させる。このラインフォーカスビームＬ１１の照射により、被計測板１０１の内部に、被計測板１０１の長手方向に角度αで偏波した第１の横波超音波ＷS1及び被計測板１０１の板厚方向に伝播した縦波超音波ＷT1が発生するとともに、被計測板１０１の表面に、板厚方向に変位する表面超音波ＷH1が発生する。
【００４３】
続いて、ステップＳ３では、超音波検出手段は、被計測板１０１に発生した第１の横波超音波ＷS1、縦波超音波ＷT1及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1を検出する。
【００４４】
以下に、ステップＳ３における具体的な超音波の検出方法について説明する。
まず、レーザビーム取得部４１において、超音波発生部３１によりラインフォーカスビームＬ１１が照射された位置から所定の距離をおいた被計測板１０１の表面の所定位置Ｐ１に、超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームＬ２０を導くとともに、所定位置Ｐ１で反射したレーザビームＬ２０を取得する。次に、ファブリ・ペロー干渉計（周波数変化検出手段）５０において、レーザビーム取得部４１で取得したレーザビームＬ２０に基づいて、被計測板１０１に発生した第１の横波超音波ＷS1、縦波超音波ＷT1及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームＬ２０に対する周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。その後、光検出器６０において、ファブリ・ペロー干渉計５０から出力された透過光強度を電気信号に変換し、演算処理装置７０に出力する。
【００４５】
続いて、ステップＳ４では、演算処理装置７０は、ステップＳ３において光検出器６０から出力された第１の横波超音波ＷS1、縦波超音波ＷT1及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の各超音波に係る電気信号を、当該各超音波におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データとして波形データ記憶部７２に記憶する。
【００４６】
続いて、ステップＳ５では、ヘッド駆動制御部７１は、ヘッド部３０の超音波発生部３１とレーザビーム取得部４１とが図３に示した状態となるように駆動制御を行って、超音波発生部３１からラインフォーカスビームＬ１２を照射させる。このラインフォーカスビームＬ１２の照射により、被計測板１０１の内部に、被計測板１０１の幅方向に角度βで偏波した第２の横波超音波ＷS2及び被計測板１０１の板厚方向に伝播した縦波超音波ＷT2が発生するとともに、被計測板１０１の表面に、板厚方向に変位する表面超音波ＷH2が発生する。
【００４７】
続いて、ステップＳ６では、超音波検出手段は、被計測板１０１に発生した第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT2及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH2を検出する。
【００４８】
以下に、ステップＳ６における具体的な超音波の検出方法について説明する。
まず、レーザビーム取得部４１において、超音波発生部３１によりラインフォーカスビームＬ１２が照射された位置から所定の距離をおいた被計測板１０１の表面の所定位置Ｐ２に、超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームＬ２０を導くとともに、所定位置Ｐ２で反射したレーザビームＬ２０を取得する。次に、ファブリ・ペロー干渉計（周波数変化検出手段）５０において、レーザビーム取得部４１で取得したレーザビームＬ２０に基づいて、被計測板１０１に発生した第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT2及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH2の各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームＬ２０に対する周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。その後、光検出器６０において、ファブリ・ペロー干渉計５０から出力された透過光強度を電気信号に変換し、演算処理装置７０に出力する。
【００４９】
続いて、ステップＳ７では、演算処理装置７０は、ステップＳ６において光検出器６０から出力された第２の横波超音波ＷS2、縦波超音波ＷT2及び板厚方向に変位する表面超音波ＷH2の各超音波に係る電気信号を、当該各超音波におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データとして波形データ記憶部７２に記憶する。
【００５０】
続いて、ステップＳ８では、第１音速算出部７３１は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された第１の横波超音波ＷS1におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第１の横波超音波ＷS1が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第１の横波超音波ＷS1の音速を第１音速ＶS1として算出する。
【００５１】
続いて、ステップＳ９では、第２音速算出部７３２は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された第２の横波超音波ＷS2におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該第２の横波超音波ＷS2が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該第２の横波超音波ＷS2の音速を第２音速ＶS2として算出する。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０では、第３音速算出部７３３は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された縦波超音波ＷT1におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該縦波超音波ＷT1が被計測板１０１の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該縦波超音波ＷT1の音速を第３音速ＶTとして算出する。なお、本実施形態の第３音速算出部７３３では、縦波超音波ＷT1の音速を第３音速ＶTとして算出しているが、縦波超音波ＷT2の音速を第３音速ＶTとして算出するようにしてもよいし、或いは、縦波超音波ＷT1の音速と縦波超音波ＷT2の音速の両方を算出して、それぞれの音速に対して平均化処理などの所定の処理を行って第３音速ＶTを算出するようにしてもよい。
【００５３】
続いて、ステップＳ１１では、第４音速算出部７３４は、波形データ記憶部７２に記憶されている、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された板厚方向に変位する表面超音波ＷH1におけるレーザビームＬ２０の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該板厚方向に変位する表面超音波ＷH1が被計測板１０１の表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の音速を第４音速ＶHとして算出する。なお、本実施形態の第４音速算出部７３４では、板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の音速を第４音速ＶHとして算出しているが、板厚方向に変位する表面超音波ＷH2の音速を第４音速ＶHとして算出するようにしてもよいし、或いは、板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の音速と板厚方向に変位する表面超音波ＷH2の音速の両方を算出して、それぞれの音速に対して平均化処理などの所定の処理を行って第４音速ＶHを算出するようにしてもよい。
【００５４】
続いて、ステップＳ１２では、弾性定数算出部７４は、第１音速算出部７３１で算出された第１音速ＶS1、第２音速算出部７３２で算出された第２音速ＶS2、第３音速算出部７３３で算出された第３音速ＶT、及び第４音速算出部７３４で算出された第４音速ＶHに基づいて、被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出する。
【００５５】
以下に、ステップＳ１２における所定の計算式を用いた、被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数の具体的な算出方法について説明する。なお、以下の説明においては、被計測板１０１として圧延された鋼板（以下、この圧延された鋼板を「圧延鋼板」と称する）を適用した例を説明する。
【００５６】
圧延鋼板は、多くの微細な鉄及び添加元素からなる単結晶（立方晶であり、以下では鉄単結晶と記す）からなる多結晶体である集合組織で構成されており、巨視的に見た場合は異方性を有する連続体であると考えることができる。そして、連続体とみなされた圧延鋼板は、近似的には３枚の互いに直行する面（１．圧延面（ｘｙ面）、２．圧延面に垂直で且つ圧延方向に平行な面（ｘｚ面）、３．圧延面に垂直で且つ圧延方向に垂直な面（ｙｚ面））に関して面対称な物理的性質を有すると考えられている。このような場合、圧延鋼板の弾性率テンソル（弾性定数行列）Ｔは、９つの異なる弾性定数Ｃijを有し、以下の数式１で表せることがわかっている（非特許文献１参照）。
【００５７】
【数１】
0004700475.tif 000002
【００５８】
一方、圧延鋼板とこれを構成する鉄単結晶（立方晶）との方位関係は、オイラー角（θ，ψ，φ）で表せることが知られており、多結晶体である圧延鋼板を構成する多くの鉄単結晶のうち、圧延鋼板に対してある一定方向（オイラー角（θ，ψ，φ））を有するものの割合は、結晶方位分布関数Ｗ（ξ，ψ，φ）で表せることがわかっている。そして、この結晶方位分布関数Ｗ（ξ，ψ，φ）は、以下の数式２に示すように、一般化されたルジャンドル関数Ｚlmnと２つの指数関数の積による級数展開で表せることが知られている（非特許文献１参照）。ただし、ξ＝ｃｏｓθである。
【００５９】
【数２】
0004700475.tif 000003
【００６０】
数式２において、Ｗlmnは級数展開の係数であり、このうちＷ400、Ｗ420、Ｗ440が圧延鋼板の多結晶体の弾性的性質に関連していることがわかっている。そして、上述したように、圧延鋼板の弾性率テンソルＴは９つの異なる弾性定数Ｃijを有するが、これらは６個の独立な値、すなわち、鉄単結晶の３つの弾性定数Ｃ011、Ｃ012、Ｃ044と３つの結晶方位分布関数に係る係数Ｗ400、Ｗ420、Ｗ440によって、以下の数式３〜数式１１で表せることがわかっている（非特許文献１参照）。ただし、弾性定数Ｃ011は２３７（ＧＰａ）、弾性定数Ｃ012は１４１（ＧＰａ）、弾性定数Ｃ044は１１６（ＧＰａ）の既知の値であり、また、Ｃ0＝Ｃ011−Ｃ012−２Ｃ044である。すなわち、これらＷlmnを超音波測定から求めれば、圧延鋼板の弾性率テンソルＴ（Ｃij）は導出することができる。
【００６１】
【数３】
0004700475.tif 000004
【００６２】
また、圧延鋼板の圧延方向（長手方向）に偏波した第１の横波超音波の音速である第１音速ＶS1、圧延鋼板の幅方向に偏波した第２の横波超音波の音速である第２音速ＶS2、及び、圧延鋼板の板厚方向に伝播した縦波超音波の音速である第３の音速ＶTと、数式１で示した弾性定数との関係は、以下の数式１２〜数式１４で表せることがわかっている（非特許文献１参照）。ただし、ρは圧延鋼板の密度であり、既知の値である。
【００６３】
【数４】
0004700475.tif 000005
【００６４】
また、第２音速ＶS2と第３の音速ＶTとの比をＫ1とすると、数式５、数式６、数式１２及び数式１３より、以下の数式１５が得られる。
【００６５】
【数５】
0004700475.tif 000006
【００６６】
同様にして、第１音速ＶS1と第３の音速ＶTとの比をＫ2とすると、数式５、数式７、数式１３及び数式１４より、以下の数式１６が得られる。
【００６７】
【数６】
0004700475.tif 000007
【００６８】
数式１５及び数式１６において、鉄単結晶に関する弾性定数Ｃ0、Ｃ011、Ｃ044に既知の値を代入すると、数式１５及び数式１６は、結晶方位分布関数に係る係数Ｗ400とＷ420に関する連立方程式となるため、これを解くことができる。そして、それぞれの解は、以下の数式１７及び数式１８のようになる。
【００６９】
【数７】
0004700475.tif 000008
【００７０】
すなわち、この数式１７及び数式１８において、鉄単結晶に関する３つの弾性定数Ｃ0、Ｃ011、Ｃ044は上述したように既知の値であり、また、Ｋ1及びＫ2の値も、それぞれ、第２音速ＶS2と第３の音速ＶT、及び第１音速ＶS1と第３の音速ＶTが上述したステップＳ８〜ステップＳ１０で既に算出されており、結晶方位分布関数に係る級数Ｗ400とＷ420の値がともに音速測定値を基に算出できる。
【００７１】
一方、圧延鋼板は、orthorhombic対称性を有する連続体とみなすことができ、この圧延鋼板の表面を対称軸の方向に伝播する表面超音波、すなわち、本実施形態に係る表面超音波ＷH1の音速である第４音速ＶHは、以下の数式１９を満たす。
【００７２】
【数８】
0004700475.tif 000009
【００７３】
上述した数式１９において、多結晶体の弾性定数Ｃ11、Ｃ31、Ｃ33、Ｃ55は、それぞれ、数式３、数式１０、数式５、数式７に示すように、全て、結晶方位分布関数に係る級数Ｗ400、Ｗ420及びＷ440で表せるので、数式１９は、以下の数式２０のように示すことができる。
【００７４】
【数９】
0004700475.tif 000010
【００７５】
数式２０において、上述したように、結晶方位分布関数に係る級数Ｗ400及びＷ420は既知の値であり、且つ、ステップＳ１１において、板厚方向に変位する表面超音波ＷH1の音速である第４音速ＶHが既に算出されているため、残りの結晶方位分布関数に係る級数Ｗ440の値を算出することができる。
【００７６】
上述の処理を経ることにより、結晶方位分布関数に係る３つの級数Ｗ400、Ｗ420、Ｗ440が算出できることから、これらの値を数式３〜数式１１に代入することにより、数式１に示された圧延鋼板の弾性率テンソル（弾性定数行列）Ｔにおける９つの異なる弾性定数、すなわち圧延鋼板を構成する多結晶体に係る全ての弾性定数を算出することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第４音速ＶHとして、図２に示した被計測板１０１の長手方向（圧延方向）に伝播した表面超音波ＷH1の音速を適用した例を示したが、図３に示した被計測板１０１の幅方向に伝播した表面超音波ＷH2の音速を適用することも可能である。
【００７８】
第４音速ＶHとして、図３に示す表面超音波ＷH2の音速を用いた場合は、数式１９に替えて数式２１を適用する。
【００７９】
【数１０】
0004700475.tif 000011
【００８０】
上述した数式２１において、多結晶体の弾性定数Ｃ22、Ｃ23、Ｃ33、Ｃ44は、それぞれ、数式４、数式９、数式５、数式６に示すように、全て、結晶方位分布関数に係る級数Ｗ400、Ｗ420及びＷ440で表せるので、数式２１においても、数式１９と同様に、数式２０のように示すことができる。
【００８１】
そして、第４音速ＶHとして図３に示す表面超音波ＷH2の音速を用いた場合も同様に、結晶方位分布関数に係る３つの級数Ｗ400、Ｗ420、Ｗ440が算出できることから、これらの値を数式３〜数式１１に代入することにより、数式１に示された圧延鋼板の弾性率テンソル（弾性定数行列）Ｔにおける９つの異なる弾性定数、すなわち圧延鋼板を構成する多結晶体に係る全ての弾性定数を算出することができる。
【００８２】
また、多結晶体の弾性定数のその他の算出方法としては、第４音速ＶHとして表面超音波ＷH1の音速を用いて算出したものと、第４音速ＶHとして表面超音波ＷH2の音速を用いて算出したものとを平均化して、当該弾性定数を算出するようにしてもよい。このように処理することにより、より正確な多結晶体の弾性定数を算出することができる。
【００８３】
このステップＳ１２により、弾性定数算出部７４において多結晶体の弾性定数が算出されると、算出された多結晶体の弾性定数は、弾性定数算出部７４から、被計測板１０１のヤング率測定や、降伏強度測定、或いは引張強度測定等を行う各種の測定装置に送られる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波発生部３１において被計測板１０１の内部及び表面に超音波を発生させ（ステップＳ２、ステップＳ５）、超音波検出手段において、被計測板１０１の内部に発生した超音波であって長手方向に偏波した第１の横波超音波、被計測板１０１の内部に発生した超音波であって幅方向に偏波した第２の横波超音波、被計測板１０１の内部に発生した超音波であって板厚方向に伝播した縦波超音波、及び、被計測板１０１の表面に発生した超音波であって板厚方向に変位する表面超音波をそれぞれ検出し（ステップＳ３、ステップＳ６）、第１音速算出部７３１において第１の横波超音波の音速を第１音速として算出し（ステップＳ８）、第２音速算出部７３２において第２の横波超音波の音速を第２音速として算出し（ステップＳ９）、第３音速算出部７３３において前記縦波超音波の音速を第３音速として算出し（ステップＳ１０）、第４音速算出部７３４において板厚方向に変位する表面超音波の音速を第４音速として算出し（ステップＳ１１）、弾性定数算出部７４において、第１〜第４音速に基づいて、被計測板１０１を構成する多結晶体の弾性定数を所定の計算式を用いて算出するようにしている（ステップＳ１２）。
【００８５】
また、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波発生部３１は、被計測板１０１の表面にレーザビームを照射して、上述した第１の横波超音波、第２の横波超音波、縦波超音波及び板厚方向に変位する表面超音波の各超音波を発生させるようにしている（ステップＳ２、ステップＳ５）。
【００８６】
また、本実施形態に係る弾性定数計測装置では、超音波検出手段は、被計測板１０１の表面の所定位置にレーザビームを照射して、当該所定位置で反射したレーザビームを取得するレーザビーム取得部４１と、当該レーザビーム取得部４１で取得したレーザビームに基づいて、各超音波の振動に起因して生じた、当該照射したレーザビームに対する周波数の変化を検出するファブリ・ペロー干渉計５０とを具備しており、第１〜第４音速算出部７３１〜７３４は、ファブリ・ペロー干渉計５０で検出された各超音波におけるレーザビームの周波数変化を表す波形データに基づいて、当該各超音波が被計測板１０１の内部又は表面を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該各超音波の音速を算出するようにしている。
【００８７】
本実施形態に係る弾性定数計測装置によれば、被計測板１０１に対して非接触で離隔距離が大きく、かつ、表面ＳＨ波を用いることなく多結晶体の弾性定数を計測することができる。
【００８８】
なお、本実施形態に係る弾性定数計測装置を構成する図１〜図３、図５の各手段、並びに弾性定数計測方法を示した図６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。
【００８９】
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。
【００９０】
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弾性定数計測装置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弾性定数計測装置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弾性定数計測装置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。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明による弾性定数計測装置が実現された場合に、鋼板等の多結晶体の製造プロセスにおいて弾性定数を逐次計測し、その値を用いて製造工程にフィードバックし、多結晶体特性のばらつきを低減し、製造の安定化に役立てたり、計測値に応じて多結晶体の特性のランク付けを行ったり、後工程処理を替えて処理の効率化へ役立てる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置の概略構成図である。
【図２】弾性定数計測装置におけるヘッド部の概略構成図である。
【図３】弾性定数計測装置におけるヘッド部の概略構成図である。
【図４】ファブリ・ペロー干渉計における共振曲線の一例を示す図である。
【図５】弾性定数計測装置における演算処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る弾性定数計測装置で行う弾性定数計測方法の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１０  超音波発生用レーザ
２０  超音波検出用レーザ
３０  ヘッド部
３１  超音波発生部
３５  シリンドリカルレンズ
４１  レーザビーム取得部
４５ａ、４５ｂ  集光レンズ
４６  ハーフミラー
５０  干渉計（周波数変化検出手段）
６０  光検出器
７０  演算処理装置
７１  ヘッド駆動制御部
７２  波形データ記憶部
７３  音速算出部
７３１  第１音速算出部
７３２  第２音速算出部
７３３  第３音速算出部
７３４  第４音速算出部
７４  弾性定数算出部
９１ａ〜９１ｃ  光ファイバ
９２  集光レンズ
１０１  被計測板
【図１】
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【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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