专利名称：激光超声波式特性测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特性测定装置，该装置通过向被测定对象物的表面照射激 光，从而在被测定对象物内激发超声波，检测在被测定对象物内传播的超声波 的波形变化，基于此来测定被测定对象物的特性。
背景技术：
以往，作为测定金属的晶粒直径等特性的方法，使用有激光超声波式的特 性测定方法。
该激光超声波式的特性测定方法是向被测定对象物照射激光而激发超声 波，通过测量该超声波在被测定对象物内传播时的波形变化，来测定被测定对 象物的特性。
参照图13说明上述测定方法的原理。向被测定对象物M(典型为金属)的 表面照射来自激发激光源82的脉冲激光，在被测定对象物M引起小规模的爆 炸(磨损)，通过这样，在对象物M内产生脉冲状的超声波。该超声波在被测定 对象物M内边传播边衰减，在被测定对象物M的背面出现微小的振动。对该 背面照射来自探测激光源84的探测激光，使用干涉仪86在其反射光和基准光 之间产生干涉，从而可以将在被测定对象物M的背面出现的微小振动作为电 压信号读取。将该电压信号输入至计算机88，通过波形分析，得到晶粒直径、 杨氏模量或朗克福特值等。
这样，通过使用激光超声波式的特性测定装置，可以非接触地测定被测定 对象物的特性，即使被测定对象物为高温时也能进行测定。
另外，在激光超声波式的特性测定装置中，可以在对象物M内激发几十 几百MHz的高频超声波振动，尤其适合测定轧制钢板的晶粒直径。
然而，在上述的激光超声波式测定装置中，由于将激发激光向被测定对象 物照射时在被测定对象物的表面激发小规模的爆炸(磨损)，另外，为了将探测
4激光向被测定对象物照射时可以用干涉仪测定，需要使用具有足够强度的激
光。特别是作为发射激发激光的激光装置，需要JIS(日本工业标准C6802(1991)
「激光制品的放射安全基准」)规定的4级以上的高输出功率激光装置。
在使用这样的高输出功率激光装置的时候，为了确保操作者的安全，必须 使激光的散射光和反射光的强度非常小。因此，以往的激光超声波式测定装置 在很多时候要在密闭的无人的实验室内远距离操作使用，若使用在例如轧制钢 板的生产线，实际上并不可能。
作为在密闭的实验室内以外使用激光超声波式装置的方法，有日本专利特 开2004—101189号公报所述的缺陷检查方法。在该检查方法中，用遮光覆盖 物只覆盖激光的光路及被照射部，从而确保操作者的安全。
但是，在使用该方法的时候，需要使遮光覆盖物与被测定对象物紧贴，由 于有时进行金属轧制加工的生产线上等的被测定对象物是高温，被测定对象物 在移动，以及被测定对象物的表面不平坦等，因此难以确保紧贴，存在激光的 散射光、反射光等会泄漏这样的问题。
并且，由于使被测定对象物和遮光覆盖物紧贴，因此存在被测定对象物的 表面产生划痕、或被测定对象物的温度下降、或遮光覆盖物被磨损的不理想的 情况。
本发明为了解决这些问题而提出，其目的是提供不必使遮光构造物和被 测定对象物紧贴、而被测定对象物可以容易地出入的激光超声波式特性测定装置。
另外，本发明的其它目的是提供被测定对象物比遮光构造物要大的时候
也能使泄漏激光的散射光、反射光的强度非常小的激光超声波式特性测定装置。
发明内容
为了达到所述目的，本发明的第1形态提供的激光超声波式特性测定装置
包括向被测定对象物(M)照射激发激光、而在该被测定对象物(M)激发超声波
的发送部(12， 32);向被测定对象物(M)照射探测激光、而接受来自被测定对象
物(M)的探测激光的反射光来检测超声波的接收部(14);具有允许被测定对象物(M)通过的第1开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)、并可容纳被测定对象物(M) 的遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47);以及覆盖第1开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)且可打开的覆盖物(18)D
另外，本发明的第2形态提供的激光超声波式特性测定装置是第1形态的 激光超声波式特性测定装置，遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)包括朝向与 第1开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)的开口方向垂直方向的至少一个的第2 开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b);以及设置在该第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)和应该照射激发激光的位置之间的至少一个的遮光板(Pl P4)。
本发明的第3形态提供的激光超声波式特性测定装置是第2形态的激光超 声波式特性测定装置，遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)的长度(L)、遮光板(P1 P4)与被测定对象物(M)之间的第1间隙长度(h)基于从第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)直接泄漏的散射光的强度、被测定对象物(M)的厚度、以及被 测定对象物(M)的弯曲量来决定，遮光板(P1 P4)的位置基于第1间隙长度(h)、 和遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)与被测定对象物(M)之间的第2间隙长度(H) 之比来决定。
本发明的第4形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第1到第3形态 的任意一个的激光超声波式特性测定装置，还包括检测出覆盖物(18)相对于 第1开口部打开的情况并送出检测倍号的检测器(S);以及接收检测信号、并防 止激发激光放出的遮光器(13)。
本发明的第5形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第1到第4形态 的任意一个的激光超声波式特性测定装置，发送部(12)与遮光构造物(26)嵌合 安装。
本发明的第6形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第1到第5形态 的任意一个的激光超声波式特性测定装置，遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47) 具有传送被测定对象物(M)的传送用辊(46c)。
本发明的第7形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第2到第6形态 的任意一个所述的激光超声波式特性测定装置，还包括在遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)设置的2个第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b);面对第2 开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)-侧配置的将被测定对象物(M)送出至遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)的送出机(52);以及面对第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)另一侧配置的、与送出机(52)—起对从遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)送出的被测定对象物(M)施加张力的接受机(54)。
本发明的第8形态提供的激光超声波式特性测定装置是第7形态的激光超 声波式特性测定装置，送出机(52)同时具有轧制被测定对象物(M)的功能。
本发明的第9形态提供的激光超声波式特性测定装置是第7或第8形态的 激光超声波式特性测定装置，接受机(54)是将从遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)送出的被测定对象物(M)进行缠绕的缠绕装置(54)。
本发明的第10形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第1到第7形 态的任意一个的激光超声波式特性测定装置，具有向第1开口部(16a、26a、36a、 46a、 47a)方向推出被测定对象物(M)的推出机(5)。
本发明的第11形态提供的激光超声波式特性测定装置是从第1到第8形 态的任意一个的激光超声波式特性测定装置，还包括向与第l开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)的开口方向相反方向移动遮光构造物的移动机(7)。
若采用本发明，则可以提供不必使遮光构造物与被测定对象物紧贴、而被 测定对象物可以容易出入的激光超声波式特性测定装置。另外，可以提供被测 定对象物比遮光构造物要大的时候也能使泄漏激光的散射光、反射光的强度非 常小的激光超声波式特性测定装置。
图1是本发明的第1实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图2是本发明的第2实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图3(a)是表示照射被测定对象物的激发激光、反射光及散射光的示意图，
(b)是图2所示的激光超声波式测定装置的遮光板的侧面图，(c)是表示散射光的
光路的示意图。
图4是说明图2所示的测定装置的遮光板进行定位的图。
图5是表示本发明的第3实施形态的激光超声波式测定装置的部分概略图。
图6(a)是表示第3实施形态的激光超声波式测定装置的变形剖面图，(b)是说明嵌合长度的图。
图7是表示本发明的第4实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。
图8是表示本发明的第5实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图9是表示本发明的第6实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图10是表示图9所示的激光超声波式测定装置的A—A剖面的剖面图。 图11是表示本发明的第7实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图12是表示本发明的第8实施形态的激光超声波式测定装置的概略图。 图13是说明激光超声波式测定装置的原理的概略图。
具体实施例方式
下面参照附图，详细地说明本发明的实施形态。图中，同一构件或要素标 注了同一参照标号，省略涉及它们的重复说明。附图不过是表示各实施形态的 激光超声波式测定装置。因此，应该注意各构成要素间的比例等不一定会按照 现实的设计实现。
第1实施形态
图1是本发明的第1实施形态的激光超声波式特性测定装置(以下仅称为
测定装置)的概略图。如图所示，第1实施形态的测定装置IO包括发送部12、
接收部14、遮光构造物16及覆盖物18。
发送部12向被测定对象物M(以F称为对象物M)照射激发激光，在对象 物M内激发超声波。发送部12如图1所示，包括激光源12a、光学系统12b、 及出射口 12c。激光源12a放出具有能在对象物M的表面产生磨损的足够能量 的脉冲激光作为激发激光。激光源12a不限于此，例如可以是钇铝石榴石(YAG) 激光装置(波长1064nm)。光学系统12b允许从激光源12a放出的激发激光透过， 并且调整该光束直径及照射方向。具体地讲，光束直径根据激光源12a的负载 能力(能量)和对象物M的表面状态而决定。通过光学系统12b的激发激光通过 出射口 12c向遮光构造物16内放出。
接收部14向对象物M照射探测激光，接受来自对象物M的探测激光的反 射光，来检测超声波。接收部14包括激光源14a、干涉仪14b及出射口(未 图示)。激光源14a放出连续激光作为探测激光。激光源14a不限于此，例如可以是YAG激光装置。另外，由于探测激光的强度越高，可以越明确检测在对
象物内激发的超声波，因此激光源14a最好为可以在对象物M的背面不产生 磨损的范围内放出强度较高的激光。作为干涉仪14b，可以使用即使照射探测 激光的面(对象物M的背面)粗糙也可以稳定测定、频率特性较好的法布里珀罗 干涉仪；或使用了光反射结晶的双波长混合式干涉仪等各种干涉仪。接收部14 的出射口设置为允许探索激光通过和其反射光通过。
遮光构造物16由金属形成箱状，其内部容纳对象物M。遮光构造物16可 以通过焊接、铸造、锻造或者成形这样的方法形成。另外，遮光构造物16具 有对象物M被送入、送出的开口部16a;与发送部12的出射口 12c—致的 贯穿孔(未图示)；以及与接收部14的出射口一致的贯穿孔(未图示)。这些贯穿 孔分别可以通过激光，另外最好是尽可能地小，只要不妨碍接收部14将反射 光聚焦即可。另外，如图1所示，若将发送部12及接收部14直接安装在遮光 构造物16上，从防止.激光的泄漏的观点来看，则更好。进一步地，为防止激 发激光及探测激光的反射，最好将遮光构造物16的内表面进行处理，使得这 些激光的波长的反射率降低。具体地讲，将其内表面涂抹成黑色较有用。
覆盖物18可以覆盖开口部16a，且可通过在遮光构造物16的开口部16a 上方设置的合页(未图示)能够打开。覆盖物18在关闭的时候，可以防止激光从 遮光构造物16内向外部泄漏；另外，在打开的时候，可以将通过遮光构造物 16的开口部16a的对象物M送入及送出。覆盖物18可以通过手动或自动进行 开闭。另外，第l实施形态中，覆盖物18是以设置在开口部16a上方的合页 为中心上下旋转的结构，也可以在水平方向旋转。另外，覆盖物18不限于单 块的面板，也可以由2片以上的板构成。此时，可以与对象物M的大小相应， 多个面板中只有部分nj开闭。另外，覆盖物18也可以是由2片板构成的双开 面板。另外也可以不使用合页，通过在水平方向或者垂直方向进行滑动来开闭。
另外，在接收部14与计算机(未图示)电连接，基于接收部14检测的超声 波波形的电压信号，进行波形分析，得到晶粒直径、杨氏模量、或朗克福特值
若采用所述结构，则从发送部12向对象物M的表面照射脉冲激光作为激 发激光，在对象物M的表面产生小规模的爆炸，通过这样，在对象物M内激
9发超声波。该超声波在对象物M内边衰减边传播，在其背面出现微小的振动。 另一方面，向对象物M的背面照射来自接收部14的作为探测激光的连续激光。
照射的激光的反射光通过接收部14的干涉仪14a与基准光产生干涉，得到在 对象物M的背面出现的微小振动作为电压信号。之后，对该电压信号进行分 析，得到对象物M的晶粒直径和朗克福特值等。
若采用第1实施形态的测定装置10，则通过具有开口部16a的遮光构造物 16、和覆盖开口部16a的覆盖物18，可以防止照射至对象物M又被反射或散 射的激光向外部泄漏，据此确保操作者的安全。另外，测定装置10具有的优 点是，通过打开覆盖物18，容易通过遮光构造物16的开口部16a将对象物M 送入及送出。并且，与用遮光构件只覆盖激光的光路和照射部不同，不需要与 对象物M紧贴的构件。因此，可以防止在对象物M的表面发生划痕、或该表 面磨损。另外，由于发送部12和对象物M的间隔可以较长，因此即使对象物 M为高温也能进行测定。
另外，特别是在测定轧制钢板的晶粒直径的时候，最好是在对象物M内 激发几十 几百MHz的高频超声波振动，从该观点来看，对于超声波的激发 及接收，使用激光较好。何是，也可以根据测定环境、测定事项，对于发送及 接收的任一方，使用压电型或电磁型的超声波发生元件或各种超声波收发单 元。
另外，在第1实施形态的测定装置10中，发送部12及接收部14是配置 在垂直方向，但不限于此，也可以将两者并排设置，其间存在对象物。还可以 配置接收部14使得探测激光与激发激光照射同一面。
第2实施形态
图2是本发明的第2实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第2实施 形态的测定装置20包括发送部12、接收部14、遮光构造物26及覆盖物18。 遮光构造物26与第1实施形态的遮光构造物16不同的是，除了相当于遮光构 造物16的开口部16a的开口部26a，还具有其它开口部。S卩，遮光构造物26 具有位于开口部26a的两端、朝向与开口部26a的开口方向垂直的方向的开口 部26b。开口部26b具有对象物M不与遮光构造物26接触就可以通过的大小， 从图2可知，可以从开口部26b送入及送出对象物M。该遮光构造物26如图3(b)所示，在向对象物M照射激光的照射点和开口 部26a之间设有多个遮光板Pl P4，使其横切散射光的行进方向，具体地讲， 本实施形态中与遮光构造物26的对象物M的放置面垂直。这些遮光板P1 P4 具有将激发激光I的散射光及反射光反射并使其衰减的功能。
参照图3(a) (c)说明激发激光I的散射光。
如图3(a)所示，若激发激光I从对象物M的上方向照射点A垂直照射， 则如箭头所示，产生反射光R和散射光S。箭头的长度大致表示反射光R及散 射光S的强度。散射光S的强度根据对象物M的粗糙程度等表面状态而不同， 一般来讲，散射角e(与对象物M的表面所成的角度)越小越弱。S卩，若设激发 激光I的强度为Io，则散射光的强度Is如式(l)所示
Is二I。x柳 (1)
图3(b)表示来自照射点A的散射光的行进光路的例子。如图所示，散射光 S1 S4分别入射遮光板P1 P4并被反射，之后重复多次反射。另外图3(b)的 光路C表示散射光不被任一遮光板反射而直接逃逸至外部。这里，若将遮光构 造物26的长度L(从遮光构造物26中激发激光I的入射点到开口部26b的长度) 变长，遮光板Pl P4和对象物M之间的间隙K度h变小，则由于只有散射角 e小、强度较小的散射光沿着光路C泄漏至外部，因此可以显著减小泄漏至外 部的散射光的强度。但是，长度h需要是至少与对象物M不接触程度的尺寸。 所以，考虑到对象物的板厚和板的弯曲量，长度h是它们相加再与余量相加的 值。
h二板厚+弯曲量+余量(2)
如图所示，第2实施形态中，与开口部26b的高度相同。 接下来，遮光构造物26的长度L要使直接泄漏至外部的散射光强度非常 小，即满足下式。
ii^i=i0xf(eMAx) (3)
这里，IuL是允许直接泄漏至外部的散射光强度的上限值，是根据测定装 置20的设置状态、运用状态来决定的值，6MAX是允许直接泄漏至外部的散射
光和对象物M所成的角的最大值。 将其对于e来求解，则得到式(4)。e画d/1。) (4)
用该eMAx通过式(5)来决定遮光构造物的长度L即可。但是，长度L可以 考虑到测定装置20的设置状况、制造成本等来决定。 L=h / taneMAX (5)
图4是遮光板P1 P4的设置位置的决定方法的一例的说明图。来自点A 的散射光中，散射角属于范围cp5的散射光S及反射光R虽然不会碰到遮光板 P1 P4，但由于行进方向是大约上方，因此在遮光构造物26的内表面和对象 物M之间反复进行反射，慢慢地被吸收，其强度充分降低。散射角属于范围cpl 的散射光如上所述，如上所述，由于通过调整长度L和长度h，其强度充分降 低，因此即使不碰到遮光板而泄漏至外部也没有问题。
另一方面，散射角属于范围(p2 cp4的散射光会碰到如下配置的遮光板 P1 P4，行进方向改变，被反复反射，因此其强度充分降低。
图4中，遮光板P4设置在由式(5)决定的L位置，g口，设置在遮光构造物 26的开口端。换言之，遮光板P4构成遮光构造物26的一部分。遮光板P4将 散射角属f大于范围(pl的范围cp2的散射光进行反射，可以使其向与开口部 26b相反的方向行进。因此，这样的散射光被反射多次，其强度降低。
接下来，遮光板P3设置在可以将散射角属于范围q>3的散射光反射的位置 xl(图4)。位置xl从三角形的相似关系可以容易地计算出来，如式(6)所示。
xl=Lxh/H (6)
这里，L是上述的遮光构造物26的长度，H是遮光构造物26的内部的高 度，h是遮光板P1 P4和对象物M之间的间隙长度。
同样地，遮光板P2的位置x2设置在可以将散射角属于范围(p4的散射光 反射、使其向与开口部26b相反的方向行进的位置。遮光板的位置x2由式(7) 得到。
x2 = xbh/H (7)
关于遮光板Pl的位置也同样，可以由式(8)得到。 x3=x2xh/H (8)
另外，遮光板只在遮光构造物的开口端的时候，如图3(c)的光路S10、 Sll 所示，由于来自照射点A的散射光(特别是散射角属于从范围cp3到(p4的散射
12光)在遮光构造物26的内表面和对象物M之间以比较少的反射次数(例如1次、 2次)到达开口部，因此强度没有充分衰减的散射光泄漏至外部，威胁操作者的 安全。但是，若采用第2实施形态的测定装置20，散射光即使从开口部26b 泄漏，也由于利用遮光板P1 P4，强度会充分衰减，因此确保了操作者的安全。
参照图3及图4，说明了遮光板的片数是4片的情况，但若将遮光板的片 数增加更多，则也可以更有效地使散射光衰减。遮光板的片数当然应该考虑使 用的激发激光的强度、成本等来适当决定。
以上，若釆用第2实施形态的测定装置20，则在遮光构造物26中，由于 设有在与覆盖物18覆盖的开口部26a的开口方向垂直的方向进行开口的开口 部26b,因此可以通过它们将对象物M送入、送出，另外，即使长条状的对象 物M，也可以不切断进行测定。并且，在开口部26b虽然未设置相当于覆盖物 18的构件，但由于在遮光构造物26内的开口部26b和光路孔12c之间设有遮 光板P1 P4，利用它们散射光被反射多次，其强度衰减，因此可以充分降低 散射光向外部的泄漏。
另夕卜，第2实施形态中虽然以设有2个的开口部26b的情况为例表示，但 开口部26b也可以是一个。此时，通过在激发激光的照射点和开口部26b之间 设置的多个遮光板，可以充分降低向外部泄漏的散射光的强度。
第3实施形态
第3实施形态的测定装置除了发送部及遮光构造物部分地变更外，其余与 第1实施形态的测定装置10的结构相同。图5是以该变更点为中心，表示本 发明的第3实施形态的测定装置的部分概略图。
如图所示，发送部32具有凸部32a，遮光构造物36具有凹部36e。凸部 32a是中空圆筒状，通过其内部射出激发激光。凹部36e是圆形，其内径被调 整为当凸部32a插入凹部36e时发送部32没有多余游隙那样被固定。在凹部 36e的底面的大致中央，设有来自发送部32的激发激光通过的贯穿孔36c。
通过这样的结构，发送部32其凸部32a插入凹部36e，安装在遮光构造物 36上，激发激光通过凸部32a的内部及贯穿孔36c照射至对象物。
另外，发送部32除了具有凸部32a之外，与发送部12是同一结构。另外，遮光构造物36除了具有凹部36e外，包含具有开口部26a和开口部36b(图6(a))， 与遮光构造物16或遮光构造物26是同一结构。
另外如图6(a)所示，也可以在遮光构造物36设置将凸部32a嵌合的贯穿 孔36f，代替凹部36e。此时，决定凹部32a和贯穿孔36f的嵌合长度D，使得 来自发送部32的激发激光照射至对象物(未图示)，反射的反射光或散射的散射 光S在凸部32a和孔36f的间隙反射多次，直到降低至所期望的强度以下(参照 图6(b))。由于散射光的强度根据对象物的表面的粗糙度和散射方向而不同，因 此最好是预先进行实验，求出适当的嵌合长度D。另外，为了调整长度D，可 以如图6(b)所示，对遮光构造物36设置环状凸部(或者套筒)36d。
通过所述的结构，可以容易对遮光构造物36安装发送部32。另外，可以 与遮光构造物36独立地调整对象物M和发送部32的距离(图6(a)中的双箭头)， 不用调整发送部32的光学系统(未图示)，就可以调整例如焦距。并且，利用凸 部32a和凹部36e或者贯穿孔36f之间的适当的游隙，可以保护发送部32不受 遮光构造物36产生的机械振动的影响。
另外，在上述的说明中，凸部32a是中空圆筒状，凹部36e是圆形，但不 限于这样的形状。只要两者可以适当嵌合，可以是各种形状。另外，凸部32a 不限于中空，只要具有允许激光通过的贯穿孔，也可以是实心的。并且，也可 以在遮光构造物26设有凸部，在发送部12设有凹部或者贯穿孔，使得两者嵌 合那样构成。目卩，只要在发送部32设有凸部及凹部之一，凸部及凹部的另一 个设在遮光构造物36，发送部32和遮光构造物36通过凹凸嵌合互相安装即可。
另外，也可以对第1及第2实施形态中的接收部14设置凸部32a，在遮光 构造物16的背面设置凹部或者贯穿孔。
第4实施形态
图7是表示本发明的第4实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第4 实施形态的测定装置40包括发送部12、接收部14、遮光构造物46及覆盖 物18。遮光构造物46具有相当于第2实施形态中的遮光构造物26的开口部 26a的开口部46a;以及相当于开口部26b的开口部46b。并且，遮光构造物 46具有多个传送辊46c。传送辊46c可通过手动或电动进行旋转，支持对象物 M，且通过旋转可以移动对象物M。另外，传送辊46c配置为不妨碍从接收部14放出的探测激光和其反射光的光路。另外，各传送辊46c也可以通过气压或
液压进行驱动。
若采用测定装置40，可以将对象物M从开口部46a送入、送出，另外， 可以通过传送辊46c —边将对象物M从开口部46a的一方移动至另一方， 一边 在多个测定点进行测定。但是，也可以从开口部46a送入、或送出对象物M。 特别是在通过传送辊46c传送对象物M的时候，由于某种原因无法从开口部 46b取出对象物M时，用来从开口部46a去除对象物M。
第5实施形态
图8是表示本发明的第5实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第5 实施形态的测定装置50包括发送部12、接收部14、遮光构造物46、覆盖物 18、轧机52及缠绕装置54。轧机52配置在面向开口部46b的一侧位置，将例 如高温的钢铁块或坯轧制成为轧制板条，将其传送至遮光构造物46内。在遮 光构造物46内，通过传送辊46c将轧制板条传送至开口部46b的另一侧。缠 绕装置54配置在面向开口部46b的另--侧位置，将穿过遮光构造物46的轧制 板条缠绕成巻筒。
若采用这样的结构，在轧制钢板的制造中，可以测定晶粒直径等。另外， 通过调节缠绕装置54或轧机52或者两者的驱动速度，对通过遮光构造物46 的轧制板条施加适当的张力，可以顺利送出。还具有的效果是，通过适当的张 力，超声波在对象物M内顺利传播。
另外，也可以配置紧带辊，以取代缠绕装置54，另外，也可以在缠绕装置 54和开口部46b之间追加配置紧带辊。此时，通过紧带辊可调整轧制板条的张 力。
第6实施形态
图9是表示本发明的第6实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第6 实施形态的测定装置60具有对第5实施形态的测定装置50附加了推出机5的 结构。推出机5由臂5a、推出板5b及液压缸5c构成。臂5a如图10所示，通 过设在遮光构造物47的背面的贯穿孔47c插入遮光构造物47内。在插入的臂 5a的前端安装有推出板5b。推出板5b设置在位于传送辊46c之上或者上方， 使得在传送辊46c上放置的对象物M可以从侧面被推出。臂5a的另一端连接
15于液压缸5c,利用液压缸5c的动作，通过臂5a，推出板5b将对象物M向开 口部47a方向推出。
若釆用以上的结构，例如，在通过传送辊46c传送对象物M的时候，由 于某种原因对象物M无法从开口部46b取出时，可以打开覆盖物18，使用推 出机5送出对象物M。在对象物M为高温的时候，使用推出机5送出特别有 用。另外，这样决定贯穿孔47c的长度，使得入射至臂5a和贯穿孔47c间之 间隙的散射光在它们之间反复反射，强度充分衰减。另外，也可以根据需要设 置套筒47d。
第7实施形态
图11是表示本发明的第7实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第7 实施形态的测定装置60具有对第2实施形态的测定装置20附加了移动机7的 结构。
移动机7具有有车轮7al和驱动车轮7al的动力源7a2、并放置有测定 装置20的基座7a;以及支持车轮7al使其可移动的轨道7b。
若采用该结构，则通过起动动力源7a2，使基座7a在轨道7b上移动，放 置在基座7a上的测定装置20沿图11中的箭头方向移动。因此，第7实施形 态具有的优点是在例如对象物M为长条状而难以送出时候，可以移动测定 装置20进行保养作业。
第8实施形态
图12是表示本发明的第8实施形态的测定装置的概略图。如图所示，第8 实施形态的测定装置80包括发送部12、接收部14、遮光构造物16及覆盖 物18。发送部12具有覆盖出射口 12c、阻碍来自激光源12a的激发激光从发 送部12放出的遮光器13。另外，在遮光构造物16的开口部16a的下部，设有 检测覆盖物18打幵的开关S。
若覆盖物18打开，感知到其打开的开关S将检测信号发送至控制器C(箭 头A1)。控制器C若接收检测信号，则对遮光器13发送指示信号(箭头A2)。 接收了指示信号的遮光器13旋转，以封住出射口 12d，据此，防止激发激光从 发送部12放出。另外，也可以对接收部14设有能够阻碍激光放出的可开闭的 遮光器，根据来自控制器C的指示信号关闭遮光器。这在使用高输出功率的探测激光时有用。
若设置这样的联锁装置，即使在测定中误打开覆盖物18的时候，由于可 以切断激光放出，因此更加确实地确保操作者的安全。
以上提示了几个实施形态，说明了本发明的材质测定装置，但本发明不限 于这些实施形态，可以进行各种变更。
例如，虽然以发送部12及接收部14配置在遮光构造物的外侧的情况为例 表示，但在第1实施形态的测定装置10中，也可以配置在遮光构造物的内侧。
还可以包括使从发送部12的激光源12a放出的激发激光的行进方向偏转 的偏转器。若这样，例如，长条状的轧制钢板在遮光构造物46、 47中移动时， 通过将激发激光向与移动方向垂直的方向偏转，从而能够在轧制钢板的较大范 围中测定晶粒直径。
第5实施形态中，说明了包括轧机52和缠绕装置54的测定装置50，但将 测定装置40配置在轧制钢材的生产线的粗轧机和精轧机之间、或精轧机和缠 绕装置之间也很有用。
第6实施形态中，是利用了液压缸5c，但是若通过推出板5b可以推出对 象物M，就不限于此。
关于第7实施形态中的动力，是说明了具有有车轮7al和动力源7a2的 基座7a、以及轨道7b的移动机7。但若可以将测定装置20向与遮光构造物26 的开口部26a的开口方向的相反方向移动，就不限于移动机7。例如，可以对 基座7a不设置动力源7a2，而设置牵引机，通过牵引机牵引基座7a而构成移 动机。另外，也可以不设置牵引机，而用手动来移动基座7a。另外，电动机作 为动力源7a2较好，但也可以是利用气压或液压的动力源。另外，第7实施形 态中，是移动了整个测定装置，但也可以只移动遮光构造物。
工业上的实用性
若采用本发明，由于抑制激光的泄漏，确保了操作者的安全，因此不限于 无人实验室，例如也可以使用在轧制钢板的生产线中，通过监视制造中的特性，
可以制造高质量的钢板。
权利要求
1. 一种激光超声波式特性测定装置，其特征在于，包括向被测定对象物(M)照射激发激光、而在该被测定对象物(M)激发超声波的发送部(12、32)；向所述被测定对象物(M)照射探测激光、而接受来自所述被测定对象物(M)的所述探测激光的反射光来检测所述超声波的接收部(14)；具有允许所述被测定对象物(M)通过的第1开口部(16a、26a、36a、46a、47a)、并可容纳所述被测定对象物(M)的遮光构造物(16、26、36、46、47)；以及覆盖所述第1开口部(16a、26a、36a、46a、47a)且可打开的覆盖物(18)。
2. 如权利要求1所述的激光超声波式特性测定装置，其特征在于， 所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)包括朝向与所述第1开口部(16a、26a、 36a、 46a、 47a)的开口方向垂直方向的至少一个第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b);以及设置在该第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)和所述 激发激光应该照射位置之间的至少一个遮光板(P1 P4)。
3. 如权利要求2所述的激光超声波式特性测定装置，其特征在于， 所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)的长度(L)、以及所述遮光板(P1 P4)与所述被测定对象物(M)之间的第1间隙长度(h)，根据从所述第2开口部 (16b、 26b、 36b、 46b、 47b)直接泄漏的散射光的强度、所述被测定对象物(M) 的厚度、及所述被测定对象物(M)的弯曲量来决定，所述遮光板(P1 P4)的位置根据所述第1间隙长度(h)、和所述遮光构造物 (16、 26、 36、 46、 47)与所述被测定对象物(M)之间的第2间隙长度(H)的比来 决定。
4. 如权利要求1 3中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其特 征在于，还包括检测所述覆盖物(18)对于所述第1开口部打开的情况并送出检测信号的检 测器(S);以及接收所述检测信号、并防止所述激发激光放出的遮光器(13)。
5. 如权利要求1 4中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其特 征在于，所述发送部(32)与所述遮光构造物(36)嵌合安装。
6. 如权利要求1 5中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其特 征在于，所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)具有传送所述被测定对象物(M)的传 送用辊(46c)。
7. 如权利要求2 6中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其特征在于，还包括设置在所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)的2个所述第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b);面对所述第2开口部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)—侧配置的将所述被测定 对象物(M)送出至所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)的送出机(52);以及席对所述第2开U部(16b、 26b、 36b、 46b、 47b)另 一侧配置的、与送出机 (52)—起对从所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)送出的所述被测定对象物(M) 施加张力的接受机(54)。
8. 如权利要求7所述的激光超声波式特性测定装置，其特征在于， 所述送出机(52)同时具有轧制所述被测定对象物(M)的功能。
9. 如权利要求7或8所述的激光超声波式特性测定装置，其特征在于， 所述接受机(54)是将从所述遮光构造物(16、 26、 36、 46、 47)送出的所述被测定对象物(M)进行缠绕的缠绕装置(54)。
10. 如权利要求1 7中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其 特征在于，具有向所述第1开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)方向推出所述被测定对 象物(M)的推出机(5)。
11. 如权利要求1 8中的任一项所述的激光超声波式特性测定装置，其 特征在亍，还包括向与所述第1开口部(16a、 26a、 36a、 46a、 47a)的开口方向相反方向移动 所述遮光构造物的移动机(7)。
全文摘要
本发明的一个形态的激光超声波式特性测定装置包括向被测定对象物(M)照射激发激光、而在该被测定对象物(M)激发超声波的发送部(12)；向被测定对象物(M)照射探测激光、而接受来自被测定对象物(M)的探测激光的反射光来检测超声波的接收部(14)；具有设置于一个侧面且允许被测定对象物(M)通过的第1开口部(16a)、并可容纳被测定对象物(M)的遮光构造物(16)；以及覆盖第1开口部(16a)且可打开的覆盖物(18)。
文档编号G01N29/00GK101443657SQ20068005461
公开日2009年5月27日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者佐野光彦 申请人:东芝三菱电机产业系统株式会社