JPH03156363A - 欠陥位置評定方法及び装置 - Google Patents
欠陥位置評定方法及び装置Info
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- JPH03156363A JPH03156363A JP1295281A JP29528189A JPH03156363A JP H03156363 A JPH03156363 A JP H03156363A JP 1295281 A JP1295281 A JP 1295281A JP 29528189 A JP29528189 A JP 29528189A JP H03156363 A JPH03156363 A JP H03156363A
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- vibration
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、被測定物に生じる亀裂、空洞及び凹みの等
の欠陥の存在する位置の評定方法及び装置に関する。
の欠陥の存在する位置の評定方法及び装置に関する。
例えば自動車のエンジンのピストン機構に用いられるシ
リンダ部品やピストン部品は、亀裂、空洞、凹みなどの
欠陥があると、ピストン機構の不良を招く。そこで、こ
れら亀裂、空洞、凹み等の欠陥を有する部品は、エンジ
ン組み立て前に、部品の製造ラインにおいて、検出でき
ることが好ましい。そして、その欠陥の位置を評定でき
れば、欠陥の原因の究明の一助にもなる。 ところで、この種の欠陥の検出及び位置評定方法として
は、従来、超音波の反射による方法、ＡＥ（アコーステ
ィックエミション）による亀裂発生時の音による検出方
法、ＣＣＤカメラによる観ｌ１ＩＦ１法、Ｘ線写真法、
カラーチエツク法など知られている。
リンダ部品やピストン部品は、亀裂、空洞、凹みなどの
欠陥があると、ピストン機構の不良を招く。そこで、こ
れら亀裂、空洞、凹み等の欠陥を有する部品は、エンジ
ン組み立て前に、部品の製造ラインにおいて、検出でき
ることが好ましい。そして、その欠陥の位置を評定でき
れば、欠陥の原因の究明の一助にもなる。 ところで、この種の欠陥の検出及び位置評定方法として
は、従来、超音波の反射による方法、ＡＥ（アコーステ
ィックエミション）による亀裂発生時の音による検出方
法、ＣＣＤカメラによる観ｌ１ＩＦ１法、Ｘ線写真法、
カラーチエツク法など知られている。
しかしながら、上記の従来の各方法は、それぞれ、以下
のような取扱上の問題があった。 すなわち、例えば超音波探傷法は、被測定物に接触させ
て欠陥を検出し、位置評定する方法であり、超音波の直
進性からセンサを当てた部分しか測定できず、センサ接
続面における不整合による反射や、わずかな角度差で見
える波形応（異なり、判別が容易でない。 また、ＡＥ法の場合は、超音波探傷法と同じように接触
法であると共に、進行性の亀裂でないと測定できない。 逆に進行性のあるものでは亀裂を拡大しなからｎ１定す
ることになる。 また、ＣＣＤカメラによる観測法では、亀裂や凹みなど
の欠陥以外のじみや模様があっても、判定を乱す欠点が
あり、また、鋳造物等において「す」と呼ばれる空洞は
検出及び位置評定できない。 また、Ｘ線写真法は、直接、目視できるので有効だが、
Ｘ線量の調整が厄介で観測できなかったりすると共に、
被測定物の全数検査に向かず、製造ライン上での検査に
向かない。 この発明は、以上の点に鑑み、非接触で被測定物の欠陥
の検出及び位置評定ができ、取り扱いが容品な欠陥位置
評定方法及び装置を提供しようとするものである。
のような取扱上の問題があった。 すなわち、例えば超音波探傷法は、被測定物に接触させ
て欠陥を検出し、位置評定する方法であり、超音波の直
進性からセンサを当てた部分しか測定できず、センサ接
続面における不整合による反射や、わずかな角度差で見
える波形応（異なり、判別が容易でない。 また、ＡＥ法の場合は、超音波探傷法と同じように接触
法であると共に、進行性の亀裂でないと測定できない。 逆に進行性のあるものでは亀裂を拡大しなからｎ１定す
ることになる。 また、ＣＣＤカメラによる観測法では、亀裂や凹みなど
の欠陥以外のじみや模様があっても、判定を乱す欠点が
あり、また、鋳造物等において「す」と呼ばれる空洞は
検出及び位置評定できない。 また、Ｘ線写真法は、直接、目視できるので有効だが、
Ｘ線量の調整が厄介で観測できなかったりすると共に、
被測定物の全数検査に向かず、製造ライン上での検査に
向かない。 この発明は、以上の点に鑑み、非接触で被測定物の欠陥
の検出及び位置評定ができ、取り扱いが容品な欠陥位置
評定方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段］
この発明は、被測定物の周囲に沿った複数箇所において
、 上記被Ｐ＃Ｊ定物に振動を加え、各加振位置における上
記被測定物の固有振動の基本固有振動スペクトルのピー
ク値と、上記被ｎ１定物の欠陥による振動のスペクトル
のピーク値との差が最大になる位置を、上記被測定物の
欠陥の存在位置として評定する欠陥位置評定方法である
。 また、この発明は、 被測定物の周囲に沿った複数箇所を順次に加振する加振
手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの電気信号を受け、上記被測
定物の固有振動をスペクトル分析し、上記披１１１定物
の基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定物
の欠陥による振動のスペクトルのピーク値との差を、上
記複数の各加振位置において求める手段と、 上記複数の各加振位置における上記ピーク値の差が最大
となる加振位置を検出し、この加振位置近傍を欠陥位置
として判定する手段と からなる欠陥位置評定装置である。 また、この発明は、断面が円または楕円の被測定物を、
その上記断面に沿った位置であって、９０＠／３より小
さい角間隔で、かつ、互いに９０＠Ｘｎ （ｎ−０，１
，２，３）または６０１１Ｘｍ （ｍ＝１．２，３，４
．５）よりずれた、３箇所以上を加振し、 上記各加振位置における上記被測定物の振動をピックア
ップし、このピックアップした振動から、上記各加振位
置における上記被測定物の基本固有振動のスペクトルの
ピーク値、あるいは上記被測定物中の欠陥による振動の
スペクトルのピーク値を検出し、 上記複数の加振位置におけるピーク値が描く軌跡から、
上記被測定物の欠陥の存在可能位置を評定するようにし
た欠陥位置評定方法である。 さらに、この発明は、断面が円または楕円の被測定物を
、その上記断面に沿った位置であって、かつ、重心位置
よりずれた位置で加振し、この加振位置において、上記
被測定物の固有振動を子ベクトル分析し、 基本固有スペクトルとペアとなって現れる欠陥による振
動のスペクトルが、高い周波数位置の基本固有スペクト
ルとペアとなるか、低い周波数位置の基本固有スペクト
ルとペアとなるかにより、欠陥の存在位置が重心位置よ
り上か下かを評定することを特徴とする欠陥位置評定方
法である。 【作用】 加振された被測定物の振動は、非接触でピックアップ可
能である。そして、この発明の発明者による研究の結果
、そのピックアップされた振動をスペクトル分析すると
、被測定物に欠陥がある場合には、被測定物の固有振動
が持つスペクトルが２つに別れることが観測できること
が判明した。 さらに、基本固有振動のエネルギーと欠陥部の振動のエ
ネルギーとの和は、加振位置に限らず一定であるが、欠
陥位置に対する加振位置に応じて両者の振動の大きさが
異なることにより、加振位置により両者の振動のスペク
トルのエネルギー（ピーク値）の比が異なる。そして、
欠陥位置では、基本固有振動スペクトルのピーク値と、
上記被δｔ１定物の欠陥による振動のスペクトルのピー
ク値との差が最大になるので、この位置を上記被測定物
の欠陥の存在位置として評定することができる。 また、被測定物の断面の形状が円または楕円の場合には
、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定物
の欠陥による振動のスペクトルのピーク値は、１次の振
動については９０＠毎に、はぼ正弦波状に繰り返し、か
つ、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定
物の欠陥による振動のスペクトルのピーク値とでは、互
いに位相が４５＠ずれたものとなる。また、２次の振動
については６０＠毎に、はぼ正弦波状に繰り返すものと
なり、かつ、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上
記被測定物の欠陥による振動のスペクトルのピーク値と
では、互いに位相が３０°ずれたものとなる。゛なお、
２次の振動については、１２０°毎の繰り返しと考える
こともできる。 ところで、スペクトルのピーク値の変
化を再現するには、１周期分の変化に対して、異なる３
点以上の加′振位置のスペクトルのピーク値を検出でき
れば可能であるから、９０″角範囲内において、３点で
加振し、その加振位置におけるスペクトルのピーク値か
ら断面円周に沿ったすべての位置でのスペクトルのピー
ク値を予ΔＰ１することができる。 しかも、断面が円または楕円の場合には、上述したよう
に、基本固有振動スペクトルのピーク値と欠陥による振
動のスペクトルのピーク値とは、定の角度分だけ位相が
ずれたものであることが分かっているので、基本固有振
動スペクトルのピク値あるいは欠陥による振動のスペク
トルのピーク値の一方についての、被ｆｌＦＩ定物の円
周方向に沿った変化の軌跡から、両者のピーク値の差が
大きくなる複数の位置（貫通欠陥については、４点、非
貫通欠陥については、６点）の内のいずれかの位置を欠
陥が生じている位置として評定することができる。なお
、上記３点以上の加振位置としては、同じ結果が得られ
る９０°の整数倍、あるいは６０″の整数倍の位置を除
くものである。 さらに、被測定物が円筒状の物体のように、断面が円や
楕円の場合には、中心軸方向に重心位置よりずれた位置
で加振すると、被１ｌｐ１定物の上半分と下半分とで重
さが異なるときには、基本固有振動スペクトルは、上下
の半分づつの重さに応じて、周波数の高いほうと低いほ
うの２つが現れる。そして、欠陥が存在する位置が被測
定物の上側か下側かにより、その２つの基本固有振動の
スペクトルの一方に、欠陥による振動のスペクトルがペ
アとなって現れる。□上下の中間に欠陥があるときは、
２つの基本固有振動スペクトルの両方に欠陥による振動
のスペクトルがそれぞれペアとなって現れる。したがっ
て、これにより、欠陥の存在位置が被測定物の上側か下
側か、あるいはその中間かを評定することができる。
、 上記被Ｐ＃Ｊ定物に振動を加え、各加振位置における上
記被測定物の固有振動の基本固有振動スペクトルのピー
ク値と、上記被ｎ１定物の欠陥による振動のスペクトル
のピーク値との差が最大になる位置を、上記被測定物の
欠陥の存在位置として評定する欠陥位置評定方法である
。 また、この発明は、 被測定物の周囲に沿った複数箇所を順次に加振する加振
手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの電気信号を受け、上記被測
定物の固有振動をスペクトル分析し、上記披１１１定物
の基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定物
の欠陥による振動のスペクトルのピーク値との差を、上
記複数の各加振位置において求める手段と、 上記複数の各加振位置における上記ピーク値の差が最大
となる加振位置を検出し、この加振位置近傍を欠陥位置
として判定する手段と からなる欠陥位置評定装置である。 また、この発明は、断面が円または楕円の被測定物を、
その上記断面に沿った位置であって、９０＠／３より小
さい角間隔で、かつ、互いに９０＠Ｘｎ （ｎ−０，１
，２，３）または６０１１Ｘｍ （ｍ＝１．２，３，４
．５）よりずれた、３箇所以上を加振し、 上記各加振位置における上記被測定物の振動をピックア
ップし、このピックアップした振動から、上記各加振位
置における上記被測定物の基本固有振動のスペクトルの
ピーク値、あるいは上記被測定物中の欠陥による振動の
スペクトルのピーク値を検出し、 上記複数の加振位置におけるピーク値が描く軌跡から、
上記被測定物の欠陥の存在可能位置を評定するようにし
た欠陥位置評定方法である。 さらに、この発明は、断面が円または楕円の被測定物を
、その上記断面に沿った位置であって、かつ、重心位置
よりずれた位置で加振し、この加振位置において、上記
被測定物の固有振動を子ベクトル分析し、 基本固有スペクトルとペアとなって現れる欠陥による振
動のスペクトルが、高い周波数位置の基本固有スペクト
ルとペアとなるか、低い周波数位置の基本固有スペクト
ルとペアとなるかにより、欠陥の存在位置が重心位置よ
り上か下かを評定することを特徴とする欠陥位置評定方
法である。 【作用】 加振された被測定物の振動は、非接触でピックアップ可
能である。そして、この発明の発明者による研究の結果
、そのピックアップされた振動をスペクトル分析すると
、被測定物に欠陥がある場合には、被測定物の固有振動
が持つスペクトルが２つに別れることが観測できること
が判明した。 さらに、基本固有振動のエネルギーと欠陥部の振動のエ
ネルギーとの和は、加振位置に限らず一定であるが、欠
陥位置に対する加振位置に応じて両者の振動の大きさが
異なることにより、加振位置により両者の振動のスペク
トルのエネルギー（ピーク値）の比が異なる。そして、
欠陥位置では、基本固有振動スペクトルのピーク値と、
上記被δｔ１定物の欠陥による振動のスペクトルのピー
ク値との差が最大になるので、この位置を上記被測定物
の欠陥の存在位置として評定することができる。 また、被測定物の断面の形状が円または楕円の場合には
、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定物
の欠陥による振動のスペクトルのピーク値は、１次の振
動については９０＠毎に、はぼ正弦波状に繰り返し、か
つ、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上記被測定
物の欠陥による振動のスペクトルのピーク値とでは、互
いに位相が４５＠ずれたものとなる。また、２次の振動
については６０＠毎に、はぼ正弦波状に繰り返すものと
なり、かつ、基本固有振動スペクトルのピーク値と、上
記被測定物の欠陥による振動のスペクトルのピーク値と
では、互いに位相が３０°ずれたものとなる。゛なお、
２次の振動については、１２０°毎の繰り返しと考える
こともできる。 ところで、スペクトルのピーク値の変
化を再現するには、１周期分の変化に対して、異なる３
点以上の加′振位置のスペクトルのピーク値を検出でき
れば可能であるから、９０″角範囲内において、３点で
加振し、その加振位置におけるスペクトルのピーク値か
ら断面円周に沿ったすべての位置でのスペクトルのピー
ク値を予ΔＰ１することができる。 しかも、断面が円または楕円の場合には、上述したよう
に、基本固有振動スペクトルのピーク値と欠陥による振
動のスペクトルのピーク値とは、定の角度分だけ位相が
ずれたものであることが分かっているので、基本固有振
動スペクトルのピク値あるいは欠陥による振動のスペク
トルのピーク値の一方についての、被ｆｌＦＩ定物の円
周方向に沿った変化の軌跡から、両者のピーク値の差が
大きくなる複数の位置（貫通欠陥については、４点、非
貫通欠陥については、６点）の内のいずれかの位置を欠
陥が生じている位置として評定することができる。なお
、上記３点以上の加振位置としては、同じ結果が得られ
る９０°の整数倍、あるいは６０″の整数倍の位置を除
くものである。 さらに、被測定物が円筒状の物体のように、断面が円や
楕円の場合には、中心軸方向に重心位置よりずれた位置
で加振すると、被１ｌｐ１定物の上半分と下半分とで重
さが異なるときには、基本固有振動スペクトルは、上下
の半分づつの重さに応じて、周波数の高いほうと低いほ
うの２つが現れる。そして、欠陥が存在する位置が被測
定物の上側か下側かにより、その２つの基本固有振動の
スペクトルの一方に、欠陥による振動のスペクトルがペ
アとなって現れる。□上下の中間に欠陥があるときは、
２つの基本固有振動スペクトルの両方に欠陥による振動
のスペクトルがそれぞれペアとなって現れる。したがっ
て、これにより、欠陥の存在位置が被測定物の上側か下
側か、あるいはその中間かを評定することができる。
以下、この発明の一実施例を図を参照しながら説明する
。 先ず、この発明による欠陥検出方法及び装置における原
理について考察する。この発明方法及び装置は、以下に
説明するような、発明者の研究の結果、誕生したもので
ある。 今、例えば被ｎ１定物として鋳造物からなる中空円筒状
シリンダ部品を考える。そして、このシリンダ部品に衝
撃を与える等して振動を加え、この振動を変位形や指向
性の鋭い振動検出センサでピックアップする。すると、
亀裂や空洞や凹み等の欠陥のない中空円筒の場合には、
その固有振動をスペクトル分析すると、第１図Ａに示す
ように、第１次、第２次・・・・・・と、それぞれ各次
数において１つのピークを持つスペクトラムが得られる
。このスペクトルにおいてピークの立つ周波数は、被測
定物の形状、材質、大きさにより定まっている。 これに対し、被測定物の円筒の壁面を貫通する亀裂（以
下クラックという）がある場合には、１次、３次等の奇
数次のスペクトラムに注目したとき、スペクトルのピー
クは２つに別れて観測することができる。これは、第２
図に示すように、クラック１の存在によりこのクラック
１の部分をシリンダ２の円筒側面を伝播する振動波が通
過できずに、図中、点線３で示すように迂回することに
より振動の伝播経路が長くなり、その分だけシリンダ部
品の基本固有振動スペクトルより低い周波数側に、クラ
ックによる振動のスペクトルが生じるためである。 すなわち、クラックのみがシリンダ部品に存在している
場合には、第１図Ｂに示すように、基本固有振動スペク
トルの第１次スペクトルのピーク１１の下側にクラック
による振動のスペクトルのピーク１２が分かれて現われ
る。両者のスペクトルのエネルギーの和は、第１図Ａの
クラックの無い場合の１次スペクトルのエネルギーに等
しい。 ２次スペクトルは、ピークは１つのままである。 この場合、クラックの大きさ（長さ）は、スペクトルの
ピーク１１と１２とが立つ周波数位置の周波数差ｆＫに
比例する。ここで、クラックの大きさとは、クラック部
分の容積を指すが、被測定物が円筒の場合、厚みは一定
であり、また、亀裂の幅はほとんど無視できるほどに小
さいので、クラックの長さを現すことになる。この例の
シリンダ部品の場合、周波数差ｆＫの５Ｈｚは、長さ４
■のクラックの存在を示していることが確かめられた。 なお、クラックが微小な場合には、これら奇数次のスペ
クトルのＱ値（＝ （ｆ＋ ｆ２ ）／ｆｏ。 第３図参照）が大きくなって、幅が広がる。これは、基
本固有振動スペクトルと、クラックによる振動のスペク
トルとが、演算装置の周波数分解能のために、分離せず
に結合したものとして観察されるためであると考えられ
る。 したがって、奇数次例えば１次のスペクトルのＱ値の大
小を検出することにより、クラックの有無を判定するこ
とができる。 次に、被測定物のシリンダ部品に鋳巣や凹み等、壁面は
貫通していない非貫通欠陥があった場合には、貫通欠陥
であるクラックが他に存在しなければ、第１図Ｃに示す
ように１次又は３次スペクトル等、奇数時スペクトルは
２つに分かれることはなく、奇数次のみのスペクトルを
注目しただけでは、鋳巣等の非貫通欠陥は検出できない
。これは１次スペクトルとして現れる振動は円周に沿っ
ての振動で、凹みなどのように円筒壁を貫通していない
ものでは、迂回路を必要とせず、２つのピークに分かれ
ることがないからである。 しかし、偶数次、例えば２次のスペクトルに注目すれば
、凹み等の部分は厚み方向にみたとき、やはり迂回する
経路を考えることができるので、スペクトルが２つに分
かれることを観察できる。 すなわち、第１図Ｃは被測定物に空洞や凹み等の非貫通
欠陥のみが存在する場合で、２次のスペクトルが基本固
有振動スペクトルのピーク１３と非貫通欠陥による振動
のスペクトルのピーク１４との２つにピークが分かれる
。この場合も同様に両者のエネルギー（振幅）の和は、
非貫通欠陥が無い場合のそれに等しく、また、非貫通欠
陥による振動のスペクトルは上述と同様の理由から２次
の基本固有振動スペクトルよりも周波数的に低いほうに
現われる。 この場合も、両スペクトルのピーク１３と１４とが立つ
周波数位置の周波数差ｆ １１が非貫通欠陥の大きさに
比例している。 鋳巣や凹み等の非貫通欠陥が微小な場合には、クラック
の場合と同様に、非貫通欠陥による振動のスペクトルは
２次の基本固有振動スペクトル中に隠れてしまうが、そ
のＱ値が大きくなることから、Ｑ値の大小を判定するこ
とにより、微小鋳巣や凹みを検出することができる。 次に、クラック等貫通欠陥と、鋳巣や凹み等非貫通欠陥
が同時に存在している場合には（亀裂に続いて凹みがあ
ることは多々ある）、第１図りに示すように基本固有振
動の１次スペクトルと２次スペクトルについてみると、
共にピークを２つ持つスペクトルとなる。１次スペクト
ルについて、ピーク１５は基本固有振動のスペクトルで
あり、その下側にあるピーク１６はクラック等の貫通欠
陥による振動のスペクトルである。また、２次スペクト
ルについて、ピーク１７は基本固有振動のスペクトルで
あり、その下側にあるピーク１８は凹み等の非貫通欠陥
による振動のスペクトルである。ただし、この場合の非
貫通欠陥の大きさは、非貫通欠陥によるスペクトル中に
は貫通欠陥であるクラックの存在の影響があるので、２
次スペクトルについての上記２つのビーク位置の周波数
差ｆＨから、１次スペクトルについての２つのピーク位
置の周波数差ｆＫを減算したものとなる。 ところで、以上説明した新規な欠陥検出方法において、
基本固有振動のスペクトルのピーク値と、欠陥による振
動のスペクトルのピーク値とは、被測定物の欠陥位置に
対する加振位置によって異なる。 すなわち、前述したように、加振したとき、基本固有振
動のエネルギーと欠陥部の振動のエネルギーとの和は、
加振位置に限らず一定であるが、欠陥位置に対する加振
位置に応じて両者の振動の大きさが異なることにより、
加振位置により両者の振動のスペクトルのエネルギー（
ピーク値）の比が異なる。 例えば、被測定物が円筒の場合において、１次振動につ
いてのスペクトルのピーク値の変化を考察すると、第５
図に示すように、加振位置を円筒の外側円周に沿った円
周５の上にとって、その１周分の各角度位置における前
記被測定物の固有振動の１次スペクトルのピーク値を、
円周５の中心０点からの大きさとしてブａットして行く
と、基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌跡波形は
、欠陥（クラック）がなければ、真円になる。そして、
被測定物に欠陥があれば、第５図の軌跡波形６のように
なり、欠陥による振動のスペクトルのそれは、軌跡波形
７のようになり、基本固有振動のスペクトルのピークが
大きい加振位置では、欠陥による振動のスペクトルのピ
ークが小さくなり、また、逆になる場合もある。そして
、両波形６及び７は、９０度毎にほぼ正弦波状に、同じ
軌跡を繰り返し、かつ、互いに変化の位相が４５度、異
なるものとなる。 波形６または７が、９０度毎にほぼ同じ波形を繰り返す
のは、円筒物をある１点で加振したときには、欠陥がな
ければ、１次振動は第４図に示すように、−点鎖線８の
ような状態と、二点鎖線９のような状態とを繰り返す振
動となり、加振位置Ａから１８０度異なる位置Ｂは全く
同様に振動を知、加振位置Ａに対し９０度異なる位置Ｃ
，Ｄは、逆相の振動をするからである。したがって、互
いに９０度異なる位置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄのいずれで加振し
ても、第５図のような結果が得られる。 そして、欠陥が存在する角度位置で加振したときには、
欠陥による振動のエネルギーは最小になり、一方、基本
固有振動スペクトルのエネルギーは最大になる。したが
って、両者のピーク値の差が最大になる位置として、欠
陥、この場合は、貫通欠陥であるクラックの存在位置を
検出することができる。第５図の例では、矢印Ａで示し
た位置にクラックが存在する。 こうして、被ｎ１定物の周囲に沿って順次複数箇所を加
振し、その各加振位置における基本固有振動スペクトル
のピーク値ＰＫＩと、クラックによる振動のスペクトル
のピーク値ＰＫ２とを求め、両ピーク値の差（ＰＫＩ−
ＰＫ２）が最大となる位置をクラックの存在位置として
検出することができる。 この場合に、被測定物が、その断面の形状が円または楕
円である場合には、第５図に示したように、クラックが
存在する可能性のある位置は、９０度異なる４ｍ所で、
その４箇所では、基本固有振動スペクトルのピーク値は
、最大になっており、一方、クラックによる振動のスペ
クトルのピーク値は、最小になっている。したがって、
基本固有振動スペクトルのピーク値の軌跡か、クラック
による振動のスペクトルの軌跡かの、どちらか一方が分
かれば、クラックが存在している可能性のある４箇所の
位置を評定することができる。 また、前述したように、第５図の場合、各ピーク値の描
く軌跡は、９０度毎に正弦波状に繰り返すものとなって
いる。この第５図のように、ピーク値の軌跡が歪むのは
、クラックが円筒の軸方向に対し、斜めの状態になって
いるからで、クラックが軸方向に平行になっている場合
には、９０度毎にほぼ等しい軌跡を描く。なお、クラッ
クがどちら側に曲がっているかは、クラックによる振動
のスペクトルのピーク値が描く９０度毎の繰り返し軌跡
波形において、軌跡波形が占める面積により知ることが
でき、面積が大きいほうにクラックは曲がっている。第
５図では、クラックは右側に曲がっている。 上記のように、ピーク値が描く軌跡が９０度毎に繰り返
しとなることから、９０度の角範囲での加振により、そ
の９０度角範囲での軌跡波形を求め、これから１周分の
軌跡波形を推定することによりクラックの存在位置の評
定が可能である。 すなわち、第５図のように、曲がりのある軌跡波形を再
現するためには、少なくとも３点の値が必要になる。 そして、９０度離れた加振位置は、同じ結果しか得られ
ないことは分かっているので、９０度、１８０度、２７
０度、互いに離れた点を取らないようにして、９０度／
３以下の角度層れた加振点を３点以上選べば、９０度角
範囲のピーク値の軌跡波形を描くことができ、これより
被測定物の周囲３６０度分の軌跡を類推することができ
る。そして、その類推波形から、クラックが存在する可
能性のある４位置を評定することができる。 以上は、１次振動について考察したが、２次振動につい
ても同様にでき、鋳巣や凹み等の非貫通欠陥の位置評定
を行なうことができる。 すなわち、第６図に、非貫通欠陥がある場合の２次スペ
クトルについての基本固有振動スペクトルのピーク値の
軌跡波形６０と、非貫通欠陥によるスペクトルのピーク
値の軌跡波形７０とを示す。 第６図から明らかなように、これら軌跡波形６０．７０
は、６０度毎にほぼ正弦波状波形繰り返し、しかも、基
本固有振動スペクトルのピーク値の軌跡波形と非貫通欠
陥によるスペクトルのピーク値の軌跡波形とでは、互い
に位相が３０度異なっている。 そして、この場合にも、基本固有振動スペクトルのピー
ク値ＰＫ３と、非貫通欠陥による振動のスペクトルのピ
ーク値ＰＫ４との差（ＰＸ３− ＰＫ２ ）が最大とな
る位置を非貫通欠陥の存在位置として検出することがで
きる。第６図の場合には、矢印Ｂで示す位置が、非貫通
欠陥の存在位置である。 また、非貫通欠陥の場合にも、被測定物が、その断面の
形状として円または楕円を有するものの場合には、前記
クラックの場合と同様にして、軌跡波形の繰り返し性か
ら、少なくとも６０度角範囲分の軌跡波形を描くことが
できれば、その軌跡波形から、非貫通欠陥が存在する可
能性のある６（３６０＋６）箇所の位置を評定すること
ができる。この場合、２次振動の場合には、６０度角間
隔離れた位置を加振しても、同じ結果となるので、６０
度の整数倍の位置は避けて、複数箇所加振するようにす
る。 なお、この第６図の波形は、１２０度毎の繰り返し波形
として考えることもできるので、前記のように９０度／
３の角度以下の間隔で加振するようにすれば、１２０度
の角範囲では、４点以上の加振点おけるスペクトルのピ
ーク値が得られるので、第６図の軌跡波形を類推して描
くことは可能である。 以上のことから、円筒状等、断面の形状が円や楕円の被
測定物の場合に、互いの角間隔が９０度の整数倍及び６
０度の整数倍を除く、９０゜／３以下の角間隔で、３箇
所以上を加振し、各加振位置における被測定物の基本固
有振動のスペクトルのピーク値、あるいは被測定物中の
欠陥による振動のスペクトルのピーク値を検出して、上
記複数の加振位置におけるピーク値が描く軌跡から、被
測定物の欠陥の存在可能位置を評定することができる。 次に、以上述べた欠陥位置評定方法を適用した装置の一
実施例を、図を参照しながら説明する。 第７図は、この発明方法が適用された欠陥位置評定装置
の一実施例を示し、この例は円筒状シリンダ部品の欠陥
を検出し、その位置評定を行なう場合の例である。 被測定物２１としてのシリンダ部品は、例えばマイクロ
コンピュータを有する制御装置２２によって制御される
搬送装置Ｆ２３によって、測定用ステージ２４上に搬入
されて載置される。 測定用ステージ２４は、例えば硬質ゴム等により構成さ
れる。そして、この測定用ステージ２４に被測定物２１
が載置されたことが、例えば測定用ステージ２４に設け
られたセンサによって検出されると、制御装置２２は、
加振装置２５を駆動し、被測定物２１を加振する。この
例では、加振装置２５は、例えば振り千秋におもり等の
衝撃物により被測定物２１を、例えばインパルス衝撃す
る。おもりの駆動機構は、衝撃後、おもりが被測定物か
ら即座に離れるようにカム機構等により構成される。 この場合、加振装置２５は円筒状の被測定物２１に対し
、その外側周面の複数箇所を、順次に衝撃するようにさ
れる。この衝撃する複数箇所は、９０度の整数倍及び６
０度の整数倍だけ離れた位置を除く位置とされる。 第８図は加振装置２５の加振部位の例を説明するための
図で、同図Ａは円筒状シリンダの横断面図、同図Ｂは縦
断面図である。この例では、被測定物２１を、第８図Ａ
に示すように、２２．５度間隔で、５箇所の加振位置Ｐ
１〜Ｐ５において順次に加振する。このため、この例で
は測定用ステージ２４は、水平面内で回転可能とされ、
円筒状被測定物２１は、その中心線位置が測定用ステー
ジ２４の回転中心位置に合うように位置合わせされて載
置される。 そして、先ず、加振装置２５によって被測定物２１の側
周面の位置Ｐ１を加振し、その後、ｉｌｌｌｌ入用ステ
ージ２４２．５°回転し、被ｉ’ｌＦＩ定物２１の側周
面の位置Ｐ２を加振し、さらに測定用ステージ２４を２
２．５°回転し、被測定物２１の側周面の位置Ｐ３を加
振するというようにして、順次に加振するものである。 また、この例の場合、被＋１−１定物２１の軸方向の加
振部位は、第８図Ｂに示すように、重心位置く形状から
定まる理論上の重心位置）Ｇからずれた位置、例えば被
測定物２１の上端部位置Ｐ４とされる。 このように、重心よりずれた位置で加振すると、形状か
ら決まる理論上の重心位置より上半分と下゛１（分とで
、質量（重さ）が異なるときには（一般には全ての物質
はそうなっている）、１次及び２次の固有振動のスペク
トルのピークは、前述したピークの他に、もう１つのピ
ークが現われる。このピークの周波数位置は、被測定物
２１の上半分と下半分の質量に応じたものとなり、重い
方（例えば下半分）は、高い周波数位置に、軽い方（例
えば上半分）は、低い周波数位置にスペクトルが現われ
る。 そして、欠陥が上半分にあるときは、低い周波数位置の
基本固有振動スペクトルに欠陥による振動のスペクトル
がペアとなって現われ、また、欠陥が下半分にあるとき
は、高い周波数位置の基本固有振動スペクトルに欠陥に
よる振動のスペクトルがペアとなって現われる。したが
って、どちらの基本固有振動スペクトルにペアとなる欠
陥のスペクトルが現われるかにより、被測定物中、欠陥
が上半分にあるか、下半分にあるかが判別できる。 両方に現われた場合には、被測定物の中心部に欠陥が存
ることかわかる。 以上のようにして、加振された被１１？１定物２１の振
動は、無接触で出力振動受信装置２６のセンサ２７で検
出され、電気信号に変換され、シグナルコンディショナ
ー２８にて所定の信号処理がなされる。センサ２７は、
振動を検出できるものであれば、どのようなものでも使
用でき、変位計等を用いることもてきる。もつとも、周
囲からの雑音振動をできるだけ拾わないようにするため
に、被測定物の方向に鋭い指向性を有するものが好まし
い。 シグナルコンディショナー２８では、電気信号が増幅さ
れ、また、不要高低酸成分の除去（トレンドの除去）な
どが行われる。この例の鋳鉄のシリンダ部品の場合、固
有振動のうち基本固有振動の１次スペクトルは、例えば
１．５ｋＨｚに現われ、２次スペクトルは、その約２．
８倍の約４ｋＨｚに現われるからである。 出力振動受信装置２６からの電気信号は、伝送路２９を
介して演算処理・判定装置３０に供給される。この演算
処理・判定装置３０は、例えばマイクロコンピュータを
有し、ソフトウェアにより後述の演算処理及び判定動作
をなすものであるが、この処理を機能ブロックで示すと
、図のようになる。 ところで、ここで問題にする振動は、その被測定物の形
状が持つ固有振動である。しかし、被ｎ１定物を強制的
に振動させた場合、その強制振動や、地理波と同様に初
期的に縦波が生じ、これが固有振動と混在することにな
る。かなり大きなりラックや凹みであるならば、これら
の固有振動以外が混在していても上記方法によって欠陥
を検出することができる場合もある。しかし、通常はこ
れら固有振動以外をできるだけ除去しなければ、欠陥の
検出が困難である。 そこで、この例では次のようにしてこれを解決している
。 すなわち、被δ−１定物２１を加振する場合、正弦波法
とインパルス衝撃法とがあるが、正弦波法の場合には、
一定条件で被δ−１定物２１を加振しておき、ある瞬間
で、これを停止する。そして、その停止時から少し時間
経過した時点から振動のａＰ１定を開始する。 インパルス衝撃法の場合には、衝撃を与える等して加振
した直後から少し時間を経過した時点から測定を開始す
る。 この場合の加振停止時、あるいは衝撃時から測定を開始
するまでの時間は、次のようにして定めることができる
。すなわち、被測定物２１中を伝わる音波の速度Ｃがそ
のヤング率Ｅ（弾性係数）とその物体の密度によって異
なり、 。−Ｅ ρ の関係があることから求める。 例えば、この例のインパルス衝撃法による場合、円筒状
鋳鉄のシリンダが被測定物２１であるとすると、縦波の
速度は４５６０ ｍ ／ ｓ 、横波はその１／１．８
で、約２７８０ ｍ ／ ｓとなり、衝撃直後からピッ
クアップした振動の時系列波形は第９図Ａのようになる
。この波形では、早い縦波のみの部分が約２６μＳｅｅ
続いた後、横波が検出される。 そして、横波の振動のピーク値を過ぎて指数関数的に振
動は減衰し、徐々に振動は停止する。 この第９図Ａの波形からもわかるように、加振後の振動
は地震波の場合と同じであるので、上記のように速度の
速い縦波や遅い波が混在しており、また、振動に強制振
動が残り、被測定物２１の形状に特有の固有振動波形に
なっていない。この形状に特有の固有振動波は、例えば
コマの「さいさ運動」のように、停止する少し前に、観
測されるものであると考えられる。そこで、この場合、
横波のピーク値を過ぎて減衰を始めた時点から後の振動
を抽出する。このため、第９図Ｂのような矩形波のウィ
ンドーＷ１を設定し、このウィンドーＷ、によって、こ
の例では振動波を抽出する。 すなわち、演算処理・判定処理装置３０に人力された電
気信号はゲート手段３１に供給される。 そして、ウィンドーＷ、形成手段３２からの前記のウィ
ンドー信号Ｗ１により、加振すなわち衝撃後の被ＡＮ定
物２１の振動から、被測定物２１の形状の固有振動成分
が抽出される。この例では、衝撃直後から２０１１Ｓｅ
Ｃ経過した時点からウィンドーＷ１を立ち上げ、２００
−８ｅｅのウィンドー幅を設定する。このためウィンド
ーＷ１形成手段３２では、制御装置２２からの加振開始
の情報に基づいてウィンドーＷ、が形成される。 以上のようにして、ウィンドーＷ１により被測定物１の
形状の固有振動成分が抽出される。 そして、その固有振動部分がＡ／Ｄ変換手段３３でデジ
タルデータに変換され、メモリ手段３４に書き込まれる
。そして、メモリ手段３４からのこのデジタルデータが
読み出され、波形強調手段３５において、このデジタル
データに対し、ウィンドーＷ２形成手段３６からの強調
用ウィンドーＷ２が掛けられる。この強調用ウィンドー
Ｗ２は次のようなものである。 すなわち、ウィンドーＷ、により被測定物２１の形状に
特有の固有振動波形部分を抽出したとしても、微小なり
ラックや凹みや鋳巣は、その基本固有振動のスペクトル
に隠れてしまいやすく、前述したようにスペクトルのＱ
値で検出するしかなくなる。 そこで、できるだけ基本固有振動のスペクトル波形の「
裾野」の広がりを小さく、クラックや鋳巣の判定をしや
すくすることが考えられる。そのためには、第３図に示
すようなスペクトル波形を同図で波線１９で示すように
、ピークの５０％のところから（Ｑ値は変わらない）急
激に減衰させるような補正をかけてやればよい。このよ
うにすれば、スペクトル波形の「裾野」は狭くなり、微
小なりラックや凹みであっても、その微小な欠陥をスペ
クトルのＱ値でなく、基本固有振動スペクトルと、欠陥
による振動のスペクトルとを分離して検出することが可
能なものが多くなる。 以上のようにスペクトルを強調するためには、ピックア
ップした振動波形に、次式からなる波形の強調用ウィン
ドーＷ２を更にかければよい。 ｙ−ａｃｏｓ２ （ｘωｔ） ＋ｂｃｏｓ２ （ｘωｔ＋τ）＋ 一−−＋ｋａｏｓ ２（Ｘωｔ ＋ｎ ｒ） ＋ｃここ
で、τは時間遅れを示し、例えばλ／４（λは波長）と
される。また、この例の場合、ａｍｂ−・・・−にとさ
れる。この強調用ウィンドーＷ２は第９図Ｃに示すよう
な波形となる。 第１０図Ａは、ピックアップした被測定物２１の振動に
対し、前述の固有振動抽出用ウィンドーＷ１及び強調用
ウィンドーＷ２をかける前の振動全体部分のスペクトル
を示す。また、第１０図゛Ｂは、固有振動抽出用ウィン
ドーＷ、によって上記被測定物２１の振動の衝撃直後か
ら２０ｓｓｅｃ経過した後から抽出した振動のスペクト
ルを示し、基本固有振動スペクトルと欠陥による振動の
スペクトルとの分離を観測できる。さらに、第１０図Ｃ
は、前述した強調用ウィンドーＷ２をかけた後のスペク
トル波形であり、基本固有振動スペクトルと、クラック
又は凹み等の欠陥の振動スペクトルとがより明確に分離
されることがわかる。 ウィンドーＷ２も、ウィンドーＷ、と同様に、ウィンド
ーＷ２形成手段３６において、制御装置２２からの加振
開始の情報に基づいて形成される。 こうして強調された後のデータは、スペクトル分析手段
３７に供給され、スペクトル分析される。 第１１図Ａは、加振位置Ｐ１における第１次スペクトル
を示す。図において、４１は被測定物２１の上半分につ
いての基本固有振動のスペクトル、４２はこれとベアと
なる欠陥のスペクトル、４３は被測定物２１の下半分に
ついての基本固有スペクトルである。また、第１１図Ｂ
は、加振位置Ｐ２における第１次スペクトルを示す。第
１１図Ｂでは、欠陥による振動のスペクトル４２のピー
ク値の方が、基本固有振動スペクトル４３のピーク値よ
りも大きい振幅となっている。さらに、測定用ステージ
を２２．５度回転し、位置Ｐ３において加振すると、基
本固有振動のスペクトルのピーク値及びクラックによる
振動のスペクトルのピーク値が、その加振位置に応じた
ものとなる第１次スペクトルを得ることができる。 また、同様に第１２図Ａに加振位置Ｐ１における第２次
スペクトルを示す。ここで５１は、被ＪＦＩ定物２１の
上半分についての基本固有振動のスペクトル、５３は被
測定物２１の下半分についての基本固有振動のスペクト
ルである。この場合、凹み等の欠陥は、基本固有振動の
スペクトルに隠されてしまっている。 第１２図Ｂは、加振位置Ｐ１と２２．５°離れた加振位
置Ｐ２における第２次スペクトルを示し、被測定物の上
半分についての基本固有振動スペクトル５１に対し欠陥
による振動のスペクトル５２がベアとして大きなピーク
を持って現われる。また、この場合、被測定物の下半分
についての基本固有振動スペクトル５３に対しても、欠
陥による振動のスペクトル５４がベアとして現れ、非貫
通欠陥が被測定物の軸方向の中間位置に存在することが
分かる。さらに、ｎ１定用ステージを２２．５度回転し
、位置Ｐ３において加振すると、基本固有振動のスペク
トルのピーク値及び鋳巣や凹みによる振動のスペクトル
のピーク値が、その加振位置に応じたものとなる第２次
スペクトルを得ることができる。 そして、欠陥有無判定手段３８では、以上のようにして
得たスペクトルを用いて、例えば次のようにして欠陥に
よる振動のスペクトルの存在を判別して欠陥の有無を判
別する。 すなわち、欠陥有無判定手段３８では、第１３図に示す
ように、スペクトル波形から、予め定められている１次
スペクトルの周波数範囲及び２次スペクトルの周波数範
囲ｄ、、ｄ２内において、それぞれ振幅の大きいものか
ら順に例えば５個までピーク値を求め、その周波数及び
ピーク値を記憶する。次に、１次及び２次のスペクトル
について、基本固有振動のスペクトルと、欠陥の振動の
スペクトルとがベアになると考えられる周波数範囲ｄｉ
＋ ｄ４ （ｄｉ、 ｄ４＜ｄ、、ｄ２）を、予め
定めておき、この周波数範囲ｄ３．ｄ、内に上記５個の
ピーク値の周波数値のうち、ベアとして入るものがある
か否かサーチする。そして、１次スペクトルについて、
そのベアを検出したら、周波数の低い方のベアのうちの
高い方の周波数を１次の基本固有振動スペクトル位置と
認識し、その周波数位置を基準に、前記周波数幅ｄ３よ
り狭い、予め定められている周波数幅ｄ、内に基本固有
振動スペクトルとは別のピーク（もちろんベアのピーク
でもよい）が有るか否か判別し、ピークがあれば、被測
定物２１はクラック有りと判別する。 同様に、２次スペクトルについて、そのベアを検出した
ら、周波数の低い方のペアのうちの高い方の周波数を２
次の基本固有振動スペクトル位置と認識し、その周波数
位置を基準に、前記周波数幅ｄ４より狭い予め定められ
ている周波数幅ｄ６内に基本固有振動スペクトルとは別
のピークが有るか否か判別し、ピークがあれば、被測定
物２１は鋳巣または凹み有りと判別する。 第１４図に、以上説明した欠陥有無判定１段３８におけ
る動作のフローチャートを示す。 この欠陥有無判定手段３８で、クラック（貫通欠陥）有
り、また、鋳巣または凹み等の非貫通欠陥有りと判定さ
れたときは、位置評定手段３つにおいて、その位置評定
がなされる。 すなわち、３箇所の加振位置Ｐ１〜Ｐ３における上記基
本固有振動スペクトルのピーク値あるいは欠陥による振
動のスペクトルのピーク値のどちらか一方に着目し、被
測定物であるシリンダの側周面についての第５図及び第
６図に示したような１次スペクトル及び２次スペクトル
のピーク値の軌跡波形を推定して描く。そして、前述し
たようにして、その軌跡波形から、クラックの場合には
、その存在の可能性のある９０度毎の４箇所の位置を評
定し、鋳造巣や凹みの場合には、その存在の可能性のあ
る６０度毎の６箇所の位置を評定する。 そして、こうして評定された欠陥存在可能位置は、位置
Ｐ１〜Ｐ３は分かっているので、例えばＰ３に対する１
ｒｌｌ所の欠陥存在可能位置のずれの角度を求め、その
分だけ測定用ステージ２４を回転して、例えば図示しな
いマーカ付着手段により、ペンキ等により被測定物のシ
リンダの対応箇所に印字する等する。欠陥存在可能位置
の４１！ｉｌ所あるいは６箇所のすべてにマーカを印字
する場合には、その求めた１箇所を基準に、９０度毎、
あるいは６０度毎に測定用ステージを回転して、各欠陥
存在可能位置にマーカを付すようにする。この場合、例
えばクラック（貫通欠陥）と、非貫通欠陥の存在可能位
置とは、例えばマーカの色を変えることにより識別する
ようにすることができる。 以上の例は、評定を迅速に行なうため、加振位置を少数
にして、複数箇所の欠陥存在可能位置を評定するように
した場合であるが、前述したように、被測定物の１周分
の全てに渡って、順次に所定角度づつ異なる位置を加振
することにより欠陥位置を特定することも可能である。 すなわち、各加振位置における基本固有振動スペクトル
のピーク値及び欠陥による振動のスペクトルのピーク値
から位置評定手段３９において、各スペクトルのピーク
値の軌跡波形をそれぞれ求める。そして、位置評定手段
３９で、これらの軌跡波形から、前述したように、基本
固有振動スペクトルのピーク値と、欠陥による振動のス
ペクトルのピーク値との差が最大になる位置を求め、そ
の位置を欠陥位置として評定するものである。 なお、前述したように、基本固有振動のスペクトルと欠
陥による振動のスペクトルが２つに別れるのが、周波数
の高いほうか低いほうかにより、円筒状シリンダの上半
分の位置に欠陥があるのか、下半分にあるのかを併せて
評定することができる。 なお、以上は被測定物が円筒状のシリンダの場合につい
て説明したが、被測定物はどのような形状のものであっ
てもよく、六方体その他の多面体であっても、また、球
体であってもよい。また、材質も問わない。 また、加振方法はインパルス衝撃法ではなく、例えば一
端を固定して他端側に偏倚を与えて振動を生じさせる等
、種々の加振方法を採用することができる。
。 先ず、この発明による欠陥検出方法及び装置における原
理について考察する。この発明方法及び装置は、以下に
説明するような、発明者の研究の結果、誕生したもので
ある。 今、例えば被ｎ１定物として鋳造物からなる中空円筒状
シリンダ部品を考える。そして、このシリンダ部品に衝
撃を与える等して振動を加え、この振動を変位形や指向
性の鋭い振動検出センサでピックアップする。すると、
亀裂や空洞や凹み等の欠陥のない中空円筒の場合には、
その固有振動をスペクトル分析すると、第１図Ａに示す
ように、第１次、第２次・・・・・・と、それぞれ各次
数において１つのピークを持つスペクトラムが得られる
。このスペクトルにおいてピークの立つ周波数は、被測
定物の形状、材質、大きさにより定まっている。 これに対し、被測定物の円筒の壁面を貫通する亀裂（以
下クラックという）がある場合には、１次、３次等の奇
数次のスペクトラムに注目したとき、スペクトルのピー
クは２つに別れて観測することができる。これは、第２
図に示すように、クラック１の存在によりこのクラック
１の部分をシリンダ２の円筒側面を伝播する振動波が通
過できずに、図中、点線３で示すように迂回することに
より振動の伝播経路が長くなり、その分だけシリンダ部
品の基本固有振動スペクトルより低い周波数側に、クラ
ックによる振動のスペクトルが生じるためである。 すなわち、クラックのみがシリンダ部品に存在している
場合には、第１図Ｂに示すように、基本固有振動スペク
トルの第１次スペクトルのピーク１１の下側にクラック
による振動のスペクトルのピーク１２が分かれて現われ
る。両者のスペクトルのエネルギーの和は、第１図Ａの
クラックの無い場合の１次スペクトルのエネルギーに等
しい。 ２次スペクトルは、ピークは１つのままである。 この場合、クラックの大きさ（長さ）は、スペクトルの
ピーク１１と１２とが立つ周波数位置の周波数差ｆＫに
比例する。ここで、クラックの大きさとは、クラック部
分の容積を指すが、被測定物が円筒の場合、厚みは一定
であり、また、亀裂の幅はほとんど無視できるほどに小
さいので、クラックの長さを現すことになる。この例の
シリンダ部品の場合、周波数差ｆＫの５Ｈｚは、長さ４
■のクラックの存在を示していることが確かめられた。 なお、クラックが微小な場合には、これら奇数次のスペ
クトルのＱ値（＝ （ｆ＋ ｆ２ ）／ｆｏ。 第３図参照）が大きくなって、幅が広がる。これは、基
本固有振動スペクトルと、クラックによる振動のスペク
トルとが、演算装置の周波数分解能のために、分離せず
に結合したものとして観察されるためであると考えられ
る。 したがって、奇数次例えば１次のスペクトルのＱ値の大
小を検出することにより、クラックの有無を判定するこ
とができる。 次に、被測定物のシリンダ部品に鋳巣や凹み等、壁面は
貫通していない非貫通欠陥があった場合には、貫通欠陥
であるクラックが他に存在しなければ、第１図Ｃに示す
ように１次又は３次スペクトル等、奇数時スペクトルは
２つに分かれることはなく、奇数次のみのスペクトルを
注目しただけでは、鋳巣等の非貫通欠陥は検出できない
。これは１次スペクトルとして現れる振動は円周に沿っ
ての振動で、凹みなどのように円筒壁を貫通していない
ものでは、迂回路を必要とせず、２つのピークに分かれ
ることがないからである。 しかし、偶数次、例えば２次のスペクトルに注目すれば
、凹み等の部分は厚み方向にみたとき、やはり迂回する
経路を考えることができるので、スペクトルが２つに分
かれることを観察できる。 すなわち、第１図Ｃは被測定物に空洞や凹み等の非貫通
欠陥のみが存在する場合で、２次のスペクトルが基本固
有振動スペクトルのピーク１３と非貫通欠陥による振動
のスペクトルのピーク１４との２つにピークが分かれる
。この場合も同様に両者のエネルギー（振幅）の和は、
非貫通欠陥が無い場合のそれに等しく、また、非貫通欠
陥による振動のスペクトルは上述と同様の理由から２次
の基本固有振動スペクトルよりも周波数的に低いほうに
現われる。 この場合も、両スペクトルのピーク１３と１４とが立つ
周波数位置の周波数差ｆ １１が非貫通欠陥の大きさに
比例している。 鋳巣や凹み等の非貫通欠陥が微小な場合には、クラック
の場合と同様に、非貫通欠陥による振動のスペクトルは
２次の基本固有振動スペクトル中に隠れてしまうが、そ
のＱ値が大きくなることから、Ｑ値の大小を判定するこ
とにより、微小鋳巣や凹みを検出することができる。 次に、クラック等貫通欠陥と、鋳巣や凹み等非貫通欠陥
が同時に存在している場合には（亀裂に続いて凹みがあ
ることは多々ある）、第１図りに示すように基本固有振
動の１次スペクトルと２次スペクトルについてみると、
共にピークを２つ持つスペクトルとなる。１次スペクト
ルについて、ピーク１５は基本固有振動のスペクトルで
あり、その下側にあるピーク１６はクラック等の貫通欠
陥による振動のスペクトルである。また、２次スペクト
ルについて、ピーク１７は基本固有振動のスペクトルで
あり、その下側にあるピーク１８は凹み等の非貫通欠陥
による振動のスペクトルである。ただし、この場合の非
貫通欠陥の大きさは、非貫通欠陥によるスペクトル中に
は貫通欠陥であるクラックの存在の影響があるので、２
次スペクトルについての上記２つのビーク位置の周波数
差ｆＨから、１次スペクトルについての２つのピーク位
置の周波数差ｆＫを減算したものとなる。 ところで、以上説明した新規な欠陥検出方法において、
基本固有振動のスペクトルのピーク値と、欠陥による振
動のスペクトルのピーク値とは、被測定物の欠陥位置に
対する加振位置によって異なる。 すなわち、前述したように、加振したとき、基本固有振
動のエネルギーと欠陥部の振動のエネルギーとの和は、
加振位置に限らず一定であるが、欠陥位置に対する加振
位置に応じて両者の振動の大きさが異なることにより、
加振位置により両者の振動のスペクトルのエネルギー（
ピーク値）の比が異なる。 例えば、被測定物が円筒の場合において、１次振動につ
いてのスペクトルのピーク値の変化を考察すると、第５
図に示すように、加振位置を円筒の外側円周に沿った円
周５の上にとって、その１周分の各角度位置における前
記被測定物の固有振動の１次スペクトルのピーク値を、
円周５の中心０点からの大きさとしてブａットして行く
と、基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌跡波形は
、欠陥（クラック）がなければ、真円になる。そして、
被測定物に欠陥があれば、第５図の軌跡波形６のように
なり、欠陥による振動のスペクトルのそれは、軌跡波形
７のようになり、基本固有振動のスペクトルのピークが
大きい加振位置では、欠陥による振動のスペクトルのピ
ークが小さくなり、また、逆になる場合もある。そして
、両波形６及び７は、９０度毎にほぼ正弦波状に、同じ
軌跡を繰り返し、かつ、互いに変化の位相が４５度、異
なるものとなる。 波形６または７が、９０度毎にほぼ同じ波形を繰り返す
のは、円筒物をある１点で加振したときには、欠陥がな
ければ、１次振動は第４図に示すように、−点鎖線８の
ような状態と、二点鎖線９のような状態とを繰り返す振
動となり、加振位置Ａから１８０度異なる位置Ｂは全く
同様に振動を知、加振位置Ａに対し９０度異なる位置Ｃ
，Ｄは、逆相の振動をするからである。したがって、互
いに９０度異なる位置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄのいずれで加振し
ても、第５図のような結果が得られる。 そして、欠陥が存在する角度位置で加振したときには、
欠陥による振動のエネルギーは最小になり、一方、基本
固有振動スペクトルのエネルギーは最大になる。したが
って、両者のピーク値の差が最大になる位置として、欠
陥、この場合は、貫通欠陥であるクラックの存在位置を
検出することができる。第５図の例では、矢印Ａで示し
た位置にクラックが存在する。 こうして、被ｎ１定物の周囲に沿って順次複数箇所を加
振し、その各加振位置における基本固有振動スペクトル
のピーク値ＰＫＩと、クラックによる振動のスペクトル
のピーク値ＰＫ２とを求め、両ピーク値の差（ＰＫＩ−
ＰＫ２）が最大となる位置をクラックの存在位置として
検出することができる。 この場合に、被測定物が、その断面の形状が円または楕
円である場合には、第５図に示したように、クラックが
存在する可能性のある位置は、９０度異なる４ｍ所で、
その４箇所では、基本固有振動スペクトルのピーク値は
、最大になっており、一方、クラックによる振動のスペ
クトルのピーク値は、最小になっている。したがって、
基本固有振動スペクトルのピーク値の軌跡か、クラック
による振動のスペクトルの軌跡かの、どちらか一方が分
かれば、クラックが存在している可能性のある４箇所の
位置を評定することができる。 また、前述したように、第５図の場合、各ピーク値の描
く軌跡は、９０度毎に正弦波状に繰り返すものとなって
いる。この第５図のように、ピーク値の軌跡が歪むのは
、クラックが円筒の軸方向に対し、斜めの状態になって
いるからで、クラックが軸方向に平行になっている場合
には、９０度毎にほぼ等しい軌跡を描く。なお、クラッ
クがどちら側に曲がっているかは、クラックによる振動
のスペクトルのピーク値が描く９０度毎の繰り返し軌跡
波形において、軌跡波形が占める面積により知ることが
でき、面積が大きいほうにクラックは曲がっている。第
５図では、クラックは右側に曲がっている。 上記のように、ピーク値が描く軌跡が９０度毎に繰り返
しとなることから、９０度の角範囲での加振により、そ
の９０度角範囲での軌跡波形を求め、これから１周分の
軌跡波形を推定することによりクラックの存在位置の評
定が可能である。 すなわち、第５図のように、曲がりのある軌跡波形を再
現するためには、少なくとも３点の値が必要になる。 そして、９０度離れた加振位置は、同じ結果しか得られ
ないことは分かっているので、９０度、１８０度、２７
０度、互いに離れた点を取らないようにして、９０度／
３以下の角度層れた加振点を３点以上選べば、９０度角
範囲のピーク値の軌跡波形を描くことができ、これより
被測定物の周囲３６０度分の軌跡を類推することができ
る。そして、その類推波形から、クラックが存在する可
能性のある４位置を評定することができる。 以上は、１次振動について考察したが、２次振動につい
ても同様にでき、鋳巣や凹み等の非貫通欠陥の位置評定
を行なうことができる。 すなわち、第６図に、非貫通欠陥がある場合の２次スペ
クトルについての基本固有振動スペクトルのピーク値の
軌跡波形６０と、非貫通欠陥によるスペクトルのピーク
値の軌跡波形７０とを示す。 第６図から明らかなように、これら軌跡波形６０．７０
は、６０度毎にほぼ正弦波状波形繰り返し、しかも、基
本固有振動スペクトルのピーク値の軌跡波形と非貫通欠
陥によるスペクトルのピーク値の軌跡波形とでは、互い
に位相が３０度異なっている。 そして、この場合にも、基本固有振動スペクトルのピー
ク値ＰＫ３と、非貫通欠陥による振動のスペクトルのピ
ーク値ＰＫ４との差（ＰＸ３− ＰＫ２ ）が最大とな
る位置を非貫通欠陥の存在位置として検出することがで
きる。第６図の場合には、矢印Ｂで示す位置が、非貫通
欠陥の存在位置である。 また、非貫通欠陥の場合にも、被測定物が、その断面の
形状として円または楕円を有するものの場合には、前記
クラックの場合と同様にして、軌跡波形の繰り返し性か
ら、少なくとも６０度角範囲分の軌跡波形を描くことが
できれば、その軌跡波形から、非貫通欠陥が存在する可
能性のある６（３６０＋６）箇所の位置を評定すること
ができる。この場合、２次振動の場合には、６０度角間
隔離れた位置を加振しても、同じ結果となるので、６０
度の整数倍の位置は避けて、複数箇所加振するようにす
る。 なお、この第６図の波形は、１２０度毎の繰り返し波形
として考えることもできるので、前記のように９０度／
３の角度以下の間隔で加振するようにすれば、１２０度
の角範囲では、４点以上の加振点おけるスペクトルのピ
ーク値が得られるので、第６図の軌跡波形を類推して描
くことは可能である。 以上のことから、円筒状等、断面の形状が円や楕円の被
測定物の場合に、互いの角間隔が９０度の整数倍及び６
０度の整数倍を除く、９０゜／３以下の角間隔で、３箇
所以上を加振し、各加振位置における被測定物の基本固
有振動のスペクトルのピーク値、あるいは被測定物中の
欠陥による振動のスペクトルのピーク値を検出して、上
記複数の加振位置におけるピーク値が描く軌跡から、被
測定物の欠陥の存在可能位置を評定することができる。 次に、以上述べた欠陥位置評定方法を適用した装置の一
実施例を、図を参照しながら説明する。 第７図は、この発明方法が適用された欠陥位置評定装置
の一実施例を示し、この例は円筒状シリンダ部品の欠陥
を検出し、その位置評定を行なう場合の例である。 被測定物２１としてのシリンダ部品は、例えばマイクロ
コンピュータを有する制御装置２２によって制御される
搬送装置Ｆ２３によって、測定用ステージ２４上に搬入
されて載置される。 測定用ステージ２４は、例えば硬質ゴム等により構成さ
れる。そして、この測定用ステージ２４に被測定物２１
が載置されたことが、例えば測定用ステージ２４に設け
られたセンサによって検出されると、制御装置２２は、
加振装置２５を駆動し、被測定物２１を加振する。この
例では、加振装置２５は、例えば振り千秋におもり等の
衝撃物により被測定物２１を、例えばインパルス衝撃す
る。おもりの駆動機構は、衝撃後、おもりが被測定物か
ら即座に離れるようにカム機構等により構成される。 この場合、加振装置２５は円筒状の被測定物２１に対し
、その外側周面の複数箇所を、順次に衝撃するようにさ
れる。この衝撃する複数箇所は、９０度の整数倍及び６
０度の整数倍だけ離れた位置を除く位置とされる。 第８図は加振装置２５の加振部位の例を説明するための
図で、同図Ａは円筒状シリンダの横断面図、同図Ｂは縦
断面図である。この例では、被測定物２１を、第８図Ａ
に示すように、２２．５度間隔で、５箇所の加振位置Ｐ
１〜Ｐ５において順次に加振する。このため、この例で
は測定用ステージ２４は、水平面内で回転可能とされ、
円筒状被測定物２１は、その中心線位置が測定用ステー
ジ２４の回転中心位置に合うように位置合わせされて載
置される。 そして、先ず、加振装置２５によって被測定物２１の側
周面の位置Ｐ１を加振し、その後、ｉｌｌｌｌ入用ステ
ージ２４２．５°回転し、被ｉ’ｌＦＩ定物２１の側周
面の位置Ｐ２を加振し、さらに測定用ステージ２４を２
２．５°回転し、被測定物２１の側周面の位置Ｐ３を加
振するというようにして、順次に加振するものである。 また、この例の場合、被＋１−１定物２１の軸方向の加
振部位は、第８図Ｂに示すように、重心位置く形状から
定まる理論上の重心位置）Ｇからずれた位置、例えば被
測定物２１の上端部位置Ｐ４とされる。 このように、重心よりずれた位置で加振すると、形状か
ら決まる理論上の重心位置より上半分と下゛１（分とで
、質量（重さ）が異なるときには（一般には全ての物質
はそうなっている）、１次及び２次の固有振動のスペク
トルのピークは、前述したピークの他に、もう１つのピ
ークが現われる。このピークの周波数位置は、被測定物
２１の上半分と下半分の質量に応じたものとなり、重い
方（例えば下半分）は、高い周波数位置に、軽い方（例
えば上半分）は、低い周波数位置にスペクトルが現われ
る。 そして、欠陥が上半分にあるときは、低い周波数位置の
基本固有振動スペクトルに欠陥による振動のスペクトル
がペアとなって現われ、また、欠陥が下半分にあるとき
は、高い周波数位置の基本固有振動スペクトルに欠陥に
よる振動のスペクトルがペアとなって現われる。したが
って、どちらの基本固有振動スペクトルにペアとなる欠
陥のスペクトルが現われるかにより、被測定物中、欠陥
が上半分にあるか、下半分にあるかが判別できる。 両方に現われた場合には、被測定物の中心部に欠陥が存
ることかわかる。 以上のようにして、加振された被１１？１定物２１の振
動は、無接触で出力振動受信装置２６のセンサ２７で検
出され、電気信号に変換され、シグナルコンディショナ
ー２８にて所定の信号処理がなされる。センサ２７は、
振動を検出できるものであれば、どのようなものでも使
用でき、変位計等を用いることもてきる。もつとも、周
囲からの雑音振動をできるだけ拾わないようにするため
に、被測定物の方向に鋭い指向性を有するものが好まし
い。 シグナルコンディショナー２８では、電気信号が増幅さ
れ、また、不要高低酸成分の除去（トレンドの除去）な
どが行われる。この例の鋳鉄のシリンダ部品の場合、固
有振動のうち基本固有振動の１次スペクトルは、例えば
１．５ｋＨｚに現われ、２次スペクトルは、その約２．
８倍の約４ｋＨｚに現われるからである。 出力振動受信装置２６からの電気信号は、伝送路２９を
介して演算処理・判定装置３０に供給される。この演算
処理・判定装置３０は、例えばマイクロコンピュータを
有し、ソフトウェアにより後述の演算処理及び判定動作
をなすものであるが、この処理を機能ブロックで示すと
、図のようになる。 ところで、ここで問題にする振動は、その被測定物の形
状が持つ固有振動である。しかし、被ｎ１定物を強制的
に振動させた場合、その強制振動や、地理波と同様に初
期的に縦波が生じ、これが固有振動と混在することにな
る。かなり大きなりラックや凹みであるならば、これら
の固有振動以外が混在していても上記方法によって欠陥
を検出することができる場合もある。しかし、通常はこ
れら固有振動以外をできるだけ除去しなければ、欠陥の
検出が困難である。 そこで、この例では次のようにしてこれを解決している
。 すなわち、被δ−１定物２１を加振する場合、正弦波法
とインパルス衝撃法とがあるが、正弦波法の場合には、
一定条件で被δ−１定物２１を加振しておき、ある瞬間
で、これを停止する。そして、その停止時から少し時間
経過した時点から振動のａＰ１定を開始する。 インパルス衝撃法の場合には、衝撃を与える等して加振
した直後から少し時間を経過した時点から測定を開始す
る。 この場合の加振停止時、あるいは衝撃時から測定を開始
するまでの時間は、次のようにして定めることができる
。すなわち、被測定物２１中を伝わる音波の速度Ｃがそ
のヤング率Ｅ（弾性係数）とその物体の密度によって異
なり、 。−Ｅ ρ の関係があることから求める。 例えば、この例のインパルス衝撃法による場合、円筒状
鋳鉄のシリンダが被測定物２１であるとすると、縦波の
速度は４５６０ ｍ ／ ｓ 、横波はその１／１．８
で、約２７８０ ｍ ／ ｓとなり、衝撃直後からピッ
クアップした振動の時系列波形は第９図Ａのようになる
。この波形では、早い縦波のみの部分が約２６μＳｅｅ
続いた後、横波が検出される。 そして、横波の振動のピーク値を過ぎて指数関数的に振
動は減衰し、徐々に振動は停止する。 この第９図Ａの波形からもわかるように、加振後の振動
は地震波の場合と同じであるので、上記のように速度の
速い縦波や遅い波が混在しており、また、振動に強制振
動が残り、被測定物２１の形状に特有の固有振動波形に
なっていない。この形状に特有の固有振動波は、例えば
コマの「さいさ運動」のように、停止する少し前に、観
測されるものであると考えられる。そこで、この場合、
横波のピーク値を過ぎて減衰を始めた時点から後の振動
を抽出する。このため、第９図Ｂのような矩形波のウィ
ンドーＷ１を設定し、このウィンドーＷ、によって、こ
の例では振動波を抽出する。 すなわち、演算処理・判定処理装置３０に人力された電
気信号はゲート手段３１に供給される。 そして、ウィンドーＷ、形成手段３２からの前記のウィ
ンドー信号Ｗ１により、加振すなわち衝撃後の被ＡＮ定
物２１の振動から、被測定物２１の形状の固有振動成分
が抽出される。この例では、衝撃直後から２０１１Ｓｅ
Ｃ経過した時点からウィンドーＷ１を立ち上げ、２００
−８ｅｅのウィンドー幅を設定する。このためウィンド
ーＷ１形成手段３２では、制御装置２２からの加振開始
の情報に基づいてウィンドーＷ、が形成される。 以上のようにして、ウィンドーＷ１により被測定物１の
形状の固有振動成分が抽出される。 そして、その固有振動部分がＡ／Ｄ変換手段３３でデジ
タルデータに変換され、メモリ手段３４に書き込まれる
。そして、メモリ手段３４からのこのデジタルデータが
読み出され、波形強調手段３５において、このデジタル
データに対し、ウィンドーＷ２形成手段３６からの強調
用ウィンドーＷ２が掛けられる。この強調用ウィンドー
Ｗ２は次のようなものである。 すなわち、ウィンドーＷ、により被測定物２１の形状に
特有の固有振動波形部分を抽出したとしても、微小なり
ラックや凹みや鋳巣は、その基本固有振動のスペクトル
に隠れてしまいやすく、前述したようにスペクトルのＱ
値で検出するしかなくなる。 そこで、できるだけ基本固有振動のスペクトル波形の「
裾野」の広がりを小さく、クラックや鋳巣の判定をしや
すくすることが考えられる。そのためには、第３図に示
すようなスペクトル波形を同図で波線１９で示すように
、ピークの５０％のところから（Ｑ値は変わらない）急
激に減衰させるような補正をかけてやればよい。このよ
うにすれば、スペクトル波形の「裾野」は狭くなり、微
小なりラックや凹みであっても、その微小な欠陥をスペ
クトルのＱ値でなく、基本固有振動スペクトルと、欠陥
による振動のスペクトルとを分離して検出することが可
能なものが多くなる。 以上のようにスペクトルを強調するためには、ピックア
ップした振動波形に、次式からなる波形の強調用ウィン
ドーＷ２を更にかければよい。 ｙ−ａｃｏｓ２ （ｘωｔ） ＋ｂｃｏｓ２ （ｘωｔ＋τ）＋ 一−−＋ｋａｏｓ ２（Ｘωｔ ＋ｎ ｒ） ＋ｃここ
で、τは時間遅れを示し、例えばλ／４（λは波長）と
される。また、この例の場合、ａｍｂ−・・・−にとさ
れる。この強調用ウィンドーＷ２は第９図Ｃに示すよう
な波形となる。 第１０図Ａは、ピックアップした被測定物２１の振動に
対し、前述の固有振動抽出用ウィンドーＷ１及び強調用
ウィンドーＷ２をかける前の振動全体部分のスペクトル
を示す。また、第１０図゛Ｂは、固有振動抽出用ウィン
ドーＷ、によって上記被測定物２１の振動の衝撃直後か
ら２０ｓｓｅｃ経過した後から抽出した振動のスペクト
ルを示し、基本固有振動スペクトルと欠陥による振動の
スペクトルとの分離を観測できる。さらに、第１０図Ｃ
は、前述した強調用ウィンドーＷ２をかけた後のスペク
トル波形であり、基本固有振動スペクトルと、クラック
又は凹み等の欠陥の振動スペクトルとがより明確に分離
されることがわかる。 ウィンドーＷ２も、ウィンドーＷ、と同様に、ウィンド
ーＷ２形成手段３６において、制御装置２２からの加振
開始の情報に基づいて形成される。 こうして強調された後のデータは、スペクトル分析手段
３７に供給され、スペクトル分析される。 第１１図Ａは、加振位置Ｐ１における第１次スペクトル
を示す。図において、４１は被測定物２１の上半分につ
いての基本固有振動のスペクトル、４２はこれとベアと
なる欠陥のスペクトル、４３は被測定物２１の下半分に
ついての基本固有スペクトルである。また、第１１図Ｂ
は、加振位置Ｐ２における第１次スペクトルを示す。第
１１図Ｂでは、欠陥による振動のスペクトル４２のピー
ク値の方が、基本固有振動スペクトル４３のピーク値よ
りも大きい振幅となっている。さらに、測定用ステージ
を２２．５度回転し、位置Ｐ３において加振すると、基
本固有振動のスペクトルのピーク値及びクラックによる
振動のスペクトルのピーク値が、その加振位置に応じた
ものとなる第１次スペクトルを得ることができる。 また、同様に第１２図Ａに加振位置Ｐ１における第２次
スペクトルを示す。ここで５１は、被ＪＦＩ定物２１の
上半分についての基本固有振動のスペクトル、５３は被
測定物２１の下半分についての基本固有振動のスペクト
ルである。この場合、凹み等の欠陥は、基本固有振動の
スペクトルに隠されてしまっている。 第１２図Ｂは、加振位置Ｐ１と２２．５°離れた加振位
置Ｐ２における第２次スペクトルを示し、被測定物の上
半分についての基本固有振動スペクトル５１に対し欠陥
による振動のスペクトル５２がベアとして大きなピーク
を持って現われる。また、この場合、被測定物の下半分
についての基本固有振動スペクトル５３に対しても、欠
陥による振動のスペクトル５４がベアとして現れ、非貫
通欠陥が被測定物の軸方向の中間位置に存在することが
分かる。さらに、ｎ１定用ステージを２２．５度回転し
、位置Ｐ３において加振すると、基本固有振動のスペク
トルのピーク値及び鋳巣や凹みによる振動のスペクトル
のピーク値が、その加振位置に応じたものとなる第２次
スペクトルを得ることができる。 そして、欠陥有無判定手段３８では、以上のようにして
得たスペクトルを用いて、例えば次のようにして欠陥に
よる振動のスペクトルの存在を判別して欠陥の有無を判
別する。 すなわち、欠陥有無判定手段３８では、第１３図に示す
ように、スペクトル波形から、予め定められている１次
スペクトルの周波数範囲及び２次スペクトルの周波数範
囲ｄ、、ｄ２内において、それぞれ振幅の大きいものか
ら順に例えば５個までピーク値を求め、その周波数及び
ピーク値を記憶する。次に、１次及び２次のスペクトル
について、基本固有振動のスペクトルと、欠陥の振動の
スペクトルとがベアになると考えられる周波数範囲ｄｉ
＋ ｄ４ （ｄｉ、 ｄ４＜ｄ、、ｄ２）を、予め
定めておき、この周波数範囲ｄ３．ｄ、内に上記５個の
ピーク値の周波数値のうち、ベアとして入るものがある
か否かサーチする。そして、１次スペクトルについて、
そのベアを検出したら、周波数の低い方のベアのうちの
高い方の周波数を１次の基本固有振動スペクトル位置と
認識し、その周波数位置を基準に、前記周波数幅ｄ３よ
り狭い、予め定められている周波数幅ｄ、内に基本固有
振動スペクトルとは別のピーク（もちろんベアのピーク
でもよい）が有るか否か判別し、ピークがあれば、被測
定物２１はクラック有りと判別する。 同様に、２次スペクトルについて、そのベアを検出した
ら、周波数の低い方のペアのうちの高い方の周波数を２
次の基本固有振動スペクトル位置と認識し、その周波数
位置を基準に、前記周波数幅ｄ４より狭い予め定められ
ている周波数幅ｄ６内に基本固有振動スペクトルとは別
のピークが有るか否か判別し、ピークがあれば、被測定
物２１は鋳巣または凹み有りと判別する。 第１４図に、以上説明した欠陥有無判定１段３８におけ
る動作のフローチャートを示す。 この欠陥有無判定手段３８で、クラック（貫通欠陥）有
り、また、鋳巣または凹み等の非貫通欠陥有りと判定さ
れたときは、位置評定手段３つにおいて、その位置評定
がなされる。 すなわち、３箇所の加振位置Ｐ１〜Ｐ３における上記基
本固有振動スペクトルのピーク値あるいは欠陥による振
動のスペクトルのピーク値のどちらか一方に着目し、被
測定物であるシリンダの側周面についての第５図及び第
６図に示したような１次スペクトル及び２次スペクトル
のピーク値の軌跡波形を推定して描く。そして、前述し
たようにして、その軌跡波形から、クラックの場合には
、その存在の可能性のある９０度毎の４箇所の位置を評
定し、鋳造巣や凹みの場合には、その存在の可能性のあ
る６０度毎の６箇所の位置を評定する。 そして、こうして評定された欠陥存在可能位置は、位置
Ｐ１〜Ｐ３は分かっているので、例えばＰ３に対する１
ｒｌｌ所の欠陥存在可能位置のずれの角度を求め、その
分だけ測定用ステージ２４を回転して、例えば図示しな
いマーカ付着手段により、ペンキ等により被測定物のシ
リンダの対応箇所に印字する等する。欠陥存在可能位置
の４１！ｉｌ所あるいは６箇所のすべてにマーカを印字
する場合には、その求めた１箇所を基準に、９０度毎、
あるいは６０度毎に測定用ステージを回転して、各欠陥
存在可能位置にマーカを付すようにする。この場合、例
えばクラック（貫通欠陥）と、非貫通欠陥の存在可能位
置とは、例えばマーカの色を変えることにより識別する
ようにすることができる。 以上の例は、評定を迅速に行なうため、加振位置を少数
にして、複数箇所の欠陥存在可能位置を評定するように
した場合であるが、前述したように、被測定物の１周分
の全てに渡って、順次に所定角度づつ異なる位置を加振
することにより欠陥位置を特定することも可能である。 すなわち、各加振位置における基本固有振動スペクトル
のピーク値及び欠陥による振動のスペクトルのピーク値
から位置評定手段３９において、各スペクトルのピーク
値の軌跡波形をそれぞれ求める。そして、位置評定手段
３９で、これらの軌跡波形から、前述したように、基本
固有振動スペクトルのピーク値と、欠陥による振動のス
ペクトルのピーク値との差が最大になる位置を求め、そ
の位置を欠陥位置として評定するものである。 なお、前述したように、基本固有振動のスペクトルと欠
陥による振動のスペクトルが２つに別れるのが、周波数
の高いほうか低いほうかにより、円筒状シリンダの上半
分の位置に欠陥があるのか、下半分にあるのかを併せて
評定することができる。 なお、以上は被測定物が円筒状のシリンダの場合につい
て説明したが、被測定物はどのような形状のものであっ
てもよく、六方体その他の多面体であっても、また、球
体であってもよい。また、材質も問わない。 また、加振方法はインパルス衝撃法ではなく、例えば一
端を固定して他端側に偏倚を与えて振動を生じさせる等
、種々の加振方法を採用することができる。
以上説明したように、この発明によれば、被測定物を加
振してセンサにより非接触で被測定物自体が持つ固有の
振動を検出し、その振動をスペクトル分析することによ
り、欠陥位置あるいは欠陥存在可能位置を容易に評定す
ることができる。 また、非接触で被測定物自体が持つ固有の振動を検出す
ることにより、欠陥位置を評定する方法及び装置である
ので、センサを接触する場合のように、センサ接触時の
不整合による乱反射がなく、波形が単純で判別が容易で
ある。すなわち、被測定物内部に生じる欠陥の有無を検
出し、欠陥位置を評定する際に、その評定を乱す要因が
少なく、安定した評定が可能である。 また、この発明によれば、被測定物にしわや凹凸があっ
ても固有振動と区別できるものであれば、クラックや鋳
巣などの空洞、凹み等の欠陥を検出して、その位置を評
定することができるという特徴がある。 また、被／Ｉ−１定物を加振するだけで、部分的ではな
く、被測定物全体についての欠陥位置評定を行なうこと
ができる。
振してセンサにより非接触で被測定物自体が持つ固有の
振動を検出し、その振動をスペクトル分析することによ
り、欠陥位置あるいは欠陥存在可能位置を容易に評定す
ることができる。 また、非接触で被測定物自体が持つ固有の振動を検出す
ることにより、欠陥位置を評定する方法及び装置である
ので、センサを接触する場合のように、センサ接触時の
不整合による乱反射がなく、波形が単純で判別が容易で
ある。すなわち、被測定物内部に生じる欠陥の有無を検
出し、欠陥位置を評定する際に、その評定を乱す要因が
少なく、安定した評定が可能である。 また、この発明によれば、被測定物にしわや凹凸があっ
ても固有振動と区別できるものであれば、クラックや鋳
巣などの空洞、凹み等の欠陥を検出して、その位置を評
定することができるという特徴がある。 また、被／Ｉ−１定物を加振するだけで、部分的ではな
く、被測定物全体についての欠陥位置評定を行なうこと
ができる。
第１図は、この発明により検出方法の説明のためのスペ
クトル図、第２図は、この発明の検出原理の説明に供す
る図、第３図は、Ｑ値の説明のための図、第４図は１次
振動を説明するための図、第５図及び第６図は、基本固
有振動スペクトルと欠陥による振動のスペクトルのピー
ク値が描く軌跡波形の例を示す図、第７図は、この発明
による欠陥位置評定装置の一実施例のブロック図、第８
図は、加振部位の説明図、第９図及び第１０図は、固有
振動抽出及び強調を説明するための図、第１１図及び第
１２図は、スペクトル分析結果の例を示す図、第１３図
は、第７図例の動作の説明のための図、第１４図は、第
７図例の動作の一例のフローチャートである。 ６；１次の基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌跡
波形 ７；クラックの振動のスペクトルのピーク値の軌跡波形 ６０；２次の基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌
跡波形 ７０；鋳巣、凹みの振動のスペクトルのピーク値の軌跡
波形
クトル図、第２図は、この発明の検出原理の説明に供す
る図、第３図は、Ｑ値の説明のための図、第４図は１次
振動を説明するための図、第５図及び第６図は、基本固
有振動スペクトルと欠陥による振動のスペクトルのピー
ク値が描く軌跡波形の例を示す図、第７図は、この発明
による欠陥位置評定装置の一実施例のブロック図、第８
図は、加振部位の説明図、第９図及び第１０図は、固有
振動抽出及び強調を説明するための図、第１１図及び第
１２図は、スペクトル分析結果の例を示す図、第１３図
は、第７図例の動作の説明のための図、第１４図は、第
７図例の動作の一例のフローチャートである。 ６；１次の基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌跡
波形 ７；クラックの振動のスペクトルのピーク値の軌跡波形 ６０；２次の基本固有振動のスペクトルのピーク値の軌
跡波形 ７０；鋳巣、凹みの振動のスペクトルのピーク値の軌跡
波形
Claims (4)
- （１）被測定物の周囲に沿った複数箇所において、上記
被測定物に振動を加え、各加振位置における上記被測定
物の固有振動の基本固有振動スペクトルのピーク値ＰＫ
１と、上記被測定物の欠陥による振動のスペクトルのピ
ーク値ＰＫ２とを求め、上記複数の各加振位置のピーク
値から、上記基本固有振動スペクトルのピーク値の変化
の軌跡と、上記被測定物の欠陥による振動のスペクトル
のピーク値の変化の軌跡を求め、上記基本固有振動スペ
クトルのピーク値と、上記欠陥による振動のスペクトル
のピーク値との差（ＰＫ１−ＰＫ２）が最大になる位置
を、上記被測定物の欠陥の存在位置として評定すること
を特徴とする欠陥位置評定方法。 - （２）被測定物の周囲に沿った複数箇所を順次に加振す
る加振手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの電気信号を受け、上記各加
振位置において、上記被測定物の固有振動をスペクトル
分析し、上記被測定物の基本固有振動スペクトルのピー
ク値ＰＫ１と、上記被測定物の欠陥による振動のスペク
トルのピーク値ＰＫ２とを求める手段と、 上記複数の各加振位置における各ピーク値から上記基本
固有振動スペクトルのピーク値の変化の軌跡と、上記被
測定物の欠陥による振動のスペクトルのピーク値の変化
の軌跡を求める手段と、 上記求めた軌跡から両ピーク値の差（ＰＫ１−ＰＫ２）
が最大となる位置を検出し、この位置を欠陥位置として
判定する手段と からなる欠陥位置評定装置。 - （３）断面が円または楕円の被測定物を、その上記断面
に沿った位置であって、９０゜／３より小さい角間隔で
、かつ、奇数時のスペクトルの測定の場合には、互いに
９０゜×ｎ（ｎ＝０，１，２，３）、また、偶数時のス
ペクトルの測定の場合には、６０゜×ｍ（ｍ＝１，２，
３，４，５）よりずれた、３か所以上を加振し、 上記各加振位置における上記被測定物の振動をピックア
ップし、このピックアップした振動から、上記各加振位
置における上記被測定物の基本固有振動のスペクトルの
ピーク値、あるいは上記被測定物中の欠陥による振動の
スペクトルのピーク値を検出し、 上記複数の加振位置における上記ピーク値が描く軌跡か
ら、上記被測定物の欠陥の存在可能位置を評定すること
を特徴とする欠陥位置評定方法。 - （４）断面が円または楕円の被測定物を、その上記断面
に沿った位置であって、かつ、重心位置よりずれた位置
で加振し、この加振位置において、上記被測定物の固有
振動をスペクトル分析し、基本固有スペクトルとペアと
なって現れる欠陥による振動のスペクトルが、高い周波
数位置の基本固有スペクトルとペアとなるか、低い周波
数位置の基本固有スペクトルとペアとなるかにより、欠
陥の存在位置が重心位置より上か下かを評定することを
特徴とする欠陥位置評定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295281A JPH03156363A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 欠陥位置評定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295281A JPH03156363A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 欠陥位置評定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03156363A true JPH03156363A (ja) | 1991-07-04 |
| JPH0549935B2 JPH0549935B2 (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=17818571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1295281A Granted JPH03156363A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 欠陥位置評定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03156363A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002040001A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 探傷方法および装置 |
| JP2005189227A (ja) * | 2003-05-13 | 2005-07-14 | Sekisui Chem Co Ltd | 埋設管の検査方法 |
| JP2011021974A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固有振動モードを利用したコンクリートポールの損傷検知システム及び方法 |
| KR101069515B1 (ko) * | 2011-05-03 | 2011-09-30 | 이근영 | 면 조리용 압력솥 |
| JP2011257261A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 柱状構造物の損傷検知方法、損傷検知装置およびプログラム |
| JP2012068246A (ja) * | 2010-09-23 | 2012-04-05 | General Electric Co <Ge> | 歯車噛み合い障害検出の側波帯エネルギー比率方法 |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1295281A patent/JPH03156363A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002040001A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 探傷方法および装置 |
| JP2005189227A (ja) * | 2003-05-13 | 2005-07-14 | Sekisui Chem Co Ltd | 埋設管の検査方法 |
| JP2011021974A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固有振動モードを利用したコンクリートポールの損傷検知システム及び方法 |
| JP2011257261A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 柱状構造物の損傷検知方法、損傷検知装置およびプログラム |
| JP2012068246A (ja) * | 2010-09-23 | 2012-04-05 | General Electric Co <Ge> | 歯車噛み合い障害検出の側波帯エネルギー比率方法 |
| KR101069515B1 (ko) * | 2011-05-03 | 2011-09-30 | 이근영 | 면 조리용 압력솥 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549935B2 (ja) | 1993-07-27 |
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