JPH0113534B2 - - Google Patents

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JPH0113534B2
JPH0113534B2 JP57041374A JP4137482A JPH0113534B2 JP H0113534 B2 JPH0113534 B2 JP H0113534B2 JP 57041374 A JP57041374 A JP 57041374A JP 4137482 A JP4137482 A JP 4137482A JP H0113534 B2 JPH0113534 B2 JP H0113534B2
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JP
Japan
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acoustic signal
output
crack
circuit
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JP57041374A
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JPS58156854A (ja
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Kazutoshi Takahashi
Shoichi Kikuchi
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPS58156854A publication Critical patent/JPS58156854A/ja
Publication of JPH0113534B2 publication Critical patent/JPH0113534B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2695—Bottles, containers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は被検知物に亀裂が発生し、あるいは
被検知物に存在している亀裂が伝播することによ
つて生じる亀裂音響を検出する亀裂音響検出装置
に関する。
亀裂音響信号を検出、解析することによつて被
検知物に亀裂が発生し、あるいはそれまで存在し
ていた亀裂の伝播状態を知ることができすこぶる
便利である。しかし亀裂音響信号の検出は、その
センサの設定場所によつては各種の雑音が、亀裂
音響信号の孤立波と共に混入し亀裂音響信号の孤
立波を正確に検出することが困難となる。時間軸
において断続的或いは突発的に発生する(高周
波)信号の包絡線検波を行うと、それぞれの信号
は、ある振幅と時間幅を持つ信号に変換される。
この事象は1つ1つが独立、孤立して発生するの
でいわゆる連続信号波と区別するために孤立波と
称する。
すなわち亀裂音響信号は、第1図Aの波形11
として示すように減衰孤立波であり、これに対し
て雑音を除去するには、一般に或るしきい値より
も大きな部分を、つまり雑音レベルよりも大きい
部分を取出すことが行われている。しかし例えば
第1図Aに示すように電気的パルス雑音12が混
入するとして前記しきい値を越えてしまい、しき
い値のみによつて雑音を除去することはできな
い。又、例えば被検知物体が圧力容器のような場
合においてはその外表面がさびてそのさびが剥離
するために第1図Aに番号13として示すように
パルス状の音響雑音が発生し、これも前記しきい
値を越えるため、この雑音13と亀裂音響信号1
1とを区別することができなくなる。
したがつて、従来においてこのようなパルス状
の雑音と亀裂音響信号とを区別するため亀裂音響
信号の孤立波の幅を測定し、これが所定値以上、
つまり電気的パルス12のさびの剥離時に発生す
るパルス状音響雑音13の幅以上の場合に亀裂音
響信号として検出することが提案されている。し
かし、音響雑音には各種のものがあり、例えば容
器に供給される流体に固形物が混入し、その固形
物が容器に衝突することによつて発生する雑音は
第1図Bに示すように、その持続時間幅が長い。
また容器に連結されているパイプをベルトで保持
している場合にベルトとパイプとが膨張、収縮な
どによつてこすれて発生する雑音も第1図Cに示
すように持続時間が長いものであり、これら雑音
と亀裂音響信号の孤立波11とを区別することは
できなかつた。
雑音と亀裂音響信号とを区別するためにその検
知した亀裂音響信号の電気的変換出力の波形を磁
気記録し、これを再生してその波形を静止画像と
して観察し、亀裂音響信号か雑音かの区別をする
ことも考えられる。しかし例えば10分間に数100
個程度の孤立波11が発生することがあり、この
ような場合についてその個々の孤立波11が正し
い亀裂音響信号であるか雑音であるかをいちいち
このような波形観察により区別することは非常に
長い時間がかかり実際的でない。
この発明の目的は亀裂音響信号を簡単にかつ正
確に雑音を区別して検出することができる亀裂音
響信号検出装置を提供することにある。
この発明によれば被検知物体から発生している
亀裂音響信号の電気変換信号に存在している各孤
立波の上昇時間、保持時間、下降時間を少なくと
も2つについて測定し、又、その孤立波形の最大
振幅値を測定するようにする。このようにするこ
とによつてその孤立波形の上昇時間、保持時間、
下降時間の少なくとも2つがそれぞれ所定の範
囲、つまり亀裂音響信号の減衰孤立波の一般的な
それらの値の範囲内にあるか否かを調べてこれを
亀裂音響信号か雑音かを区別し、又亀裂音響信号
の場合はそのエネルギーの大きさを知るためその
ピーク値を検出する。
例えば第2図に示すようにセンサ21が被検知
物体(図示せず)に対接されてその被検知物体か
ら発生する亀裂音響信号は電気信号に変換して取
り出される。センサ21は例えばPZTのような
圧電素子により構成される。このセンサ21の電
気変換出力は増幅器22で増幅され、その出力は
所要の周波数帯域成分のみが波器23で取出さ
れ、更に必要に応じて増幅器24で増幅される。
この増幅器24の出力は包絡線検波器25で検波
され、その包絡線検波出力は比較器26において
基準値、つまり一定のしきい値と比較され、しき
い値以上の部分で比較器26より出力が発生する
ようにされる。この比較器26の出力はゲート回
路27にゲート信号として与えられ、ゲート回路
27には端子28よりクロツクが与えられてい
る。
増幅器24の出力は全波整流回路29にも供給
され、その全波整流回路29の出力はピーク保持
回路31に供給される。ピーク保持回路31には
ゲート回路27を通過したクロツクが与えられて
おり、このクロツクごとにその保持出力はリセツ
トされる。ピーク保持回路31の出力は比較器3
2の非反転入力側と、比較器33の反転入力側
と、さらにバツフア回路34とに与えられる。バ
ツフア回路34の出力は遅延回路35を通じて比
較器32の反転入力側と、比較器33の非反転入
力側とに供給される。遅延回路35の遅延時間
は、例えば端子28のクロツク周期とほゞ一致し
ており、したがつて比較器32,33において
は、1クロツク前のピーク保持回路31の出力
と、現在のピーク保持回路31の出力とが比較さ
れる。
このため入力されている孤立波が上昇中の時、
つまり孤立波の前縁が入力中の時は1クロツク前
のピーク保持回路31の出力よりも現在のピーク
保持回路31の出力のほうが大きくなり、比較器
32の出力は高レベルとなる。しかしその孤立波
が下降している場合にはピーク保持回路31の現
在の出力よりも1クロツク前の出力のほうが大き
な値となり、比較器33の出力が高レベルとな
る。つまり孤立波形の立ちあがり期間(上昇期
間)中は比較器32の出力は高レベルであり、孤
立波の立ち下がり期間(下降期間)は比較器33
の出力が高レベルとなり、これらのいずれの期間
でもない場合は比較器32,33の各出力は低レ
ベルとなつている。
よつて孤立波の上昇期間と下降期間との間のほ
ぼピーク値を保持している保持時間は比較器3
2,33の出力は共に低レベルであり、これは比
較器32,33の出力をそれぞれインバータ3
6,37で反転してアンド回路38に供給するこ
とにより、保持期間はアンド回路38の出力が高
レベルとなつて検出される。
比較器32、アンド回路38、比較器33の各
出力はそれぞれゲート41,42,43に供給さ
れる。これらゲート41,42,43にはゲート
回路27の出力クロツクが与えられている。ゲー
ト41,42,43を通過したクロツクはそれぞ
れカウンタ44,45,46により計数される。
又、カウンタ44,45,46の計数値はそれぞ
れプリンタ47に記録すべき信号として与えられ
る。更にピーク保持回路31の出力はAD変換器
48によりデジタル信号に変換されてこれもプリ
ンタ47に記録すべき信号として入力される。
プリンタ47に記録指令を出すために比較器3
2、アンド回路38、比較器33の各出力はイン
バータを通じてオア回路49に入力されており、
オア回路49の出力はプリンタ47にプリント指
令として与えられ、かつその指令は遅延回路51
で僅か遅延されたカウンタ44,45,46にリ
セツト信号として与えられている。
例えば第3図Aに示すように孤立波がセンサ2
1より入力すると、包絡線検波回路25により検
波され、その検波出力がしきい値±E1より絶対
値で大きい期間は第3図Bに示すように比較器2
6の出力が高レベルになつてゲート回路27があ
けられる。したがつてピーク保持回路31が動作
を開始し、これによりその孤立波の立上り期間、
つまり上昇期間Taは比較器32の出力が第3図
Cに示すように高レベルとなり、孤立波がほゞ同
じ値を保持している保持期間Tbの間はアンド回
路38の出力が第3図Dに示すように高レベルと
なる。比較器32の出力が低レベルとなつた時に
オア回路49よりプリント指令が発生してカウン
タ44,45,46の計数の内容がプリンタ47
に印字される。この場合、ゲート41のみが開ら
かれているため、カウンタ44のみが計数し、そ
の計数値は上昇期間Taと対応した値となる。
同様にして保持期間Tbが終ると、その立下が
りによつてオア回路49よりプリント指令が発生
し、この場合においてはカウンタ45のみが計数
し、この計数値は期間Taと対応し、これが記録
される。この保持期間Tbが終つて孤立波の下降
期間となると比較器33の出力が第3図Eに示す
ように高レベルとなり、ゲート43が開きカウン
タ46がクロツクを計数する。この下降期間Tc
が終了すると、プリント指令が発生してこの期間
に対応したカウンタ46の計数値が印字される。
カウンタ44,45,46に対するリセツトは、
印字指令が発生し、カウンタの計数内容をプリン
タ47に供給し、次のクロツクが入力されるまで
に行われる。なお比較器26,32,33などは
入力された電気信号のレベルの変動が多いため、
ヒステリシス特性を持たすことが望ましい。亀裂
音響信号の周波数は250KHz程度であり、周期に
して約4マイクロ秒であつて端子28に供給する
クロツクの周期は50ないし100マイクロ秒とされ
る。
亀裂音響信号の減衰孤立波は一般に上昇期間
Taが50〜500マイクロ秒、保持期間Tbは0〜200
マイクロ秒、下降期間Tcは500〜4000マイクロ秒
程度である。したがつてプリンタ47に記録され
た結果をみて、それがこれらの範囲以内にあるも
のを正しい亀裂音響信号孤立波とする。
一方、第1図Bに示した雑音においての立上り
期間Taは2000マイクロ秒以上、保持期間Tbは4
マイクロ秒以上、下降期間Tcは4000マイクロ秒
以上である。つまり上昇期間Taが亀裂音響信号
の孤立波よりもずつと長いものであるから、これ
と亀裂音響信号とは容易に区別することができ
る。又下降期間も亀裂音響信号のそれよりも長く
なつている。第1図Cに示した雑音は上昇期間
Taは600マイクロ秒以上、保持期間Tbは1000マ
イクロ秒以上、下降期間Tcは1000マイクロ秒以
上である。したがつてこの場合においては上昇期
間Taが亀裂音響信号のそれよりも長く、特に保
持期間Tbが亀裂音響信号と比べると格段と長い
ためこれによりこの雑音と亀裂音響信号との区別
が可能となる。
このような上昇期間、保持期間、下降期間によ
つて雑音を区別することをプリンタ47による記
録を見て行なう場合のみならず、これを自動的に
行なうようにすることもできる。そのためには例
えばマイクロコンピユータによつて処理すればよ
い。その処理としてはオア回路49の出力印字指
令が発生すると第4図中のステツプS1で示すよう
に割り込みとしてマイクロコンピユータに通知さ
れ、マイクロコンピユータはその割り込み時にカ
ウンタ44,45,46の対応するものの計数値
をステツプS2で読み込む。その後ステツプS3にお
いて比較器26の出力をチエツクしてその時の入
力信号の包絡線がしきい値より上か否かを調べし
きい値より上の場合はステツプS1に戻り、次の割
込みを待ち、しきい値より下の場合はステツプS4
においてそれまでに取込んだ三つの計数値と、あ
らかじめ設定されている値、すなわち亀裂音響信
号としての上昇期間Taの50〜500マイクロ秒、保
持期間Tbの0〜200マイクロ秒、下降期間Tcの
500〜4000マイクロ秒をそれぞれ示す値の範囲内
にあるかを比較し、ステツプS5でステツプS4での
比較が3つとも範囲内にある場合は亀裂音響信号
とし、1つでも不一致がでた場合は亀裂音響信号
以外の雑音と判定する。その亀裂音響信号と判定
されたデータについての最大振幅、第2図のAD
変換器48の出力をとりこんだ値を用いて亀裂音
響信号の解析に使うことができる。
上述においては、その雑音と亀裂音響信号との
区別を孤立波の上昇期間、保持期間、下降期間の
3つについてそれぞれが所定範囲内にあるか否か
により区別したが、その2つについて例えば上昇
期間と保持期間とが所定値以内にあるか否かの判
定によつて区別してもよい。
以上述べたようにこの発明によれば、亀裂音響
信号を雑音と区別して正しく検出でき、しかもそ
の検出はプリンタの打ち出しによつても簡単に区
別することが可能となり、もちろんマイクロコン
ピユータで自動的に区別するようにすれば多数の
亀裂音響信号の孤立波に多数の雑音が混入してい
てもこれを区別し、短時間でその処理を行なうこ
とができ、亀裂音響信号検出によるその亀裂の発
生や亀裂の伝播状態などの解析を正しく短時間で
行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は亀裂音響信号及び雑音の各種波形を示
す図、第2図はこの発明による亀裂音響信号検出
装置の一例を示すブロツク図、第3図はその動作
の説明に供するための波形図、第4図は亀裂音響
信号を自動的に区別するための処理例を示す流れ
図である。 21:センサ、23:波器、25:包絡線検
波器、26,32,33:比較器、28:クロツ
ク端子、29:全波整流回路、31:ピーク保持
回路、34:バツフア回路、44,45,46:
カウンタ、47:プリンタ、48:AD変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被検知物から発生する亀裂音響信号を変換し
    た電気信号中における孤立波形の上昇期間、保持
    期間、下降期間のすくなくとも2つをそれぞれ測
    定する手段と、上記上昇期間、保持期間、下降期
    間のすくなくとも2つが所定値以内にあるか否か
    を判定する手段と、上記電気信号の孤立波形の最
    大振幅を検出する手段とを具備する亀裂音響信号
    検出装置。
JP4137482A 1982-03-15 1982-03-15 亀裂音響信号検出装置 Granted JPS58156854A (ja)

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JP4137482A JPS58156854A (ja) 1982-03-15 1982-03-15 亀裂音響信号検出装置

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JP4137482A JPS58156854A (ja) 1982-03-15 1982-03-15 亀裂音響信号検出装置

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JPS58156854A JPS58156854A (ja) 1983-09-17
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