レーザースペックルを用いた鋼鉄試料の転化温度の測定

長さの温度依存性変化を測定することで、鉄鋼サンプルで構造変化が起こる温度を決定することができる。 レーザースペックル法では、試料表面にレーザーを照射し、上方からカメラで観察します。 同時に、誘導コイルを使って試料を加熱します。 熱放射と試料から放出される光をフィルタリングするため、青色レーザーが使用され、カメラの前に適切なフィルタが取り付けられています。

セットアップの概略図

測定

測定中、サンプルは誘導加熱され、同時にレーザーによって生成されたスペックルパターンがカメラで観察されます。 測定速度にもよりますが、1秒間に最大50フレームを記録することができます。

評価

カメラはこのように一連の画像を生成する:

スペックルは主に試料表面の凹凸の干渉効果によって発生するため、ユーザー定義可能な領域を追跡することで、表面上のスペックルの動きを測定することができる。

連続する2つの画像の相互相関に基づく特別なアルゴリズムが、画像内の領域の動きを決定する。

エリアのサイズと位置はユーザー定義可能。 また、トラッキングの方向を垂直方向と水平方向に制限することができます。

これにより、試料の異方的な膨張挙動を測定することができます。 測定された膨張はプッシュロッドの膨張とは無関係です。
LVDT測定と比較して大きな利点は、カメラによって記録された小面積の温度は、試料全長にわたってよりもはるかに均質に分布することです。 そのため、LVDTの場合よりも微細構造の遷移をより明確に見ることができます。

プッシュロッド測定との比較

この画像は、X方向のLVDTの測定信号(黒)とY方向のスペックルカメラの測定信号(青)を示しています。 位相遷移の開始点と終了点がより明確に観察できる。

引張サンプルの測定

引張サンプルの場合、いくつかの独立した領域を定義することで膨張測定を行うことができる。 これらの領域を追跡することで、軸方向におけるこれらの点間の膨張を測定することができる。

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