JPH0358658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱弾性効果を利用した応力画像表示
装置に関し、特にサンプリングのタイミングを自
動的に最適状態に設定することのできる応力画像
表示装置に関する。

［従来の技術］ 熱弾性効果を利用して非接触で短時間に応力分
布を測定し表示する装置が提案されている。この
提案装置は、被検体の応力集中部位の表面温度
が、圧縮荷重を受けた時上昇し、逆に引張荷重を
受けた時下降することに着目したものであり、荷
重を加えた時の温度（又ひ温度分布）から荷重な
し又は逆方向荷重を加えた時の温度（又は温度分
布）を差し引いて応力分布画像を得ている。

［発明が解決しようとする問題点］ その際、良質の画像を得るためには、引張及び
圧縮荷重が極大の時の被検体表面温度をサンプリ
ングする必要があるが、従来はサンプリングのタ
イミングをオペレータが調節していたため、経験
と習熟が必要であつた。本発明はこの点に鑑みて
なされたものであり、サンプリングのタイミング
合わせを自動的に行うことのできる装置を提供す
ることを目的としている。

［問題点を解決するための構成］ この目的を達成するため、本発明においては、
繰返し変動する荷重負荷をうける被検体を、荷重
負荷の２種のタイミングにおいて夫々赤外線検出
器で走査して得られる被検体の２種の温度分布デ
ータに基づいて応力分布画像を求めて表示する応
力画像表示装置において、前記荷重負荷の繰返し
周期と同じ繰返し周期を持つ第１のサンプリング
信号を発生する手段と、該第１のサンプリング信
号から前記荷重負荷の繰返し周期の半分の期間遅
れた第２のサンプリング信号を発生する手段と、
被検体を赤外線検出器で走査して得られる温度分
布データを夫々のサンプリング信号に同期してサ
ンプリングする手段と、第１のサンプリング信号
に同期してサンプリングされた温度分布データを
積分する第１の積分手段と、第２サンプリング信
号に同期してサンプリングされた温度分布データ
を積分する第２の積分手段と、夫々の積分手段の
出力の差を求める手段と、前記第１及び第２のサ
ンプリング信号の加重負荷に対する位相を複数段
階にわたつて変化させる位相可変手段と、前記差
検出手段の出力をモニタし、その出力が最も大き
くなる時の位相を検出する検出手段とを設け、該
検出手段によつて検出された位相に前記第１及び
第２のサンプリング信号の位相を固定するように
したことを特徴としている。

［作用］ 第１のサンプリング信号に同期してサンプリン
グされた温度データが圧縮荷重時のデータで、第
２のサンプリング信号に同期してサンプリングさ
れた温度データが引張荷重時にデータであるとす
れば、サンプリングのタイミングが荷重の極大の
タイミングに一致した時、第１の積分手段の出力
値は最も大きく、第２の積分手段の出力値は最も
小さくなるため、その時差検出手段の出力は最大
となる。従つて、加重負荷に対するサンプリング
の位相は徐々に変えながら差検出手段の出力をモ
ニタすることにより荷重が極大のタイミングを知
ることができ、サンプリングのタイミングを自動
的に合わせることができる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳説す
る。

第１図は本発明を実施した応力画像表示装置の
一例を示すブロツク図である。図において１は被
検体、２は被検体１に荷重を印加する荷重試験
機、３は被検体１から発生する赤外線を検出する
ための赤外線検出器、４は赤外線検出器３の像ス
ポツトを被検体１上に結像すると共に、その像ス
ポツトを被検体１上でラスタ走査するための光ス
キヤナ、５は基準赤外線を発生する黒体炉であ
る。光スキヤナ４の走査に伴つて検出器３から得
られる検出信号は、増幅器６を介してクランプ回
路やリニアライザ等を含む処理回路７ほ送られ、
温度とリニアな関係を有する温度信号に変換され
る。得られた温度信号は、Ａ−Ｄ変換器８によつ
てデジタル信号に変換された後、ゲート９ａ又は
９ｂを介して取出され、コンピユータ１０へ送ら
れて付属するメモリ１１ａ又は１１ｂへ格納され
る。上記ゲート９ａ，９ｂを介して取出された信
号が供給される積分回路１２ａ，１２ｂ、レジス
タ１３ａ，１３ｂ及び差検出回路１４が本発明に
おける特徴部分であり、差検出回路１４の出力信
号はコンピユータ１０へ送られ、付属するサンプ
リングタイミング合わせ用メモリ１５へ格納され
る。

１６は前記ゲート９ａ，９ｂをON−OFFする
ゲート信号を作成するタイミング回路で、荷重試
験機２からの荷重信号が供給されるゼロクロス検
出回路１７、コンピユータ１０から指定された時
間ゼロクロス検出回路１７からのパルス信号を遅
延させる可変遅延回路１８、可変遅延回路１８か
らのパルス信号を２系統に分配する分配器１９、
分配器１９からのパルス信号と前記光スキヤナ４
からの水平同期信号とに基づいて１水平走査分の
長さのゲート信号を発生するワンシヨツト回路２
０ａ，２０ｂとから構成される。２１はゲート９
ｂへ送られるサンプリングを分周する分周器で、
その分周出力はスイツチ２２を介して前記光スキ
ヤナ４の垂直走査歩進用入力端子Ｖへ送られる。
この入力端子Ｖへは、スイツチ２２を介して図示
しないパルス発生器からの連続歩進パルスSPを
供給することができる。

上述の如き構成において、光スキヤナ４は、例
えば１秒間に120回の繰返し水平走査を行い、ス
イツチ２２が接点Ｃ側に倒されている場合、垂直
走査歩進用入力端子へ送られる歩進パルスSPに
よつて垂直方向にステツプ走査を行う。従つて、
光スキヤナ４の垂直走査が適宜な位置に来た時点
でスイツチ２２を接点Ｏへ切換え歩進用パルスの
供給を停止すれば、光スキヤナ４はその位置で垂
直走査を停止し、水平走査のみを繰返すライン走
査を行う。

オペレータはサンプリングタイミング合わせを
行う際、例えば視野の中央位置にてライン走査を
行うように光スキヤナ４を設定する。第２図ａは
荷重試験機２が発生する荷重信号を示し、本実施
例では荷重が正弦波形で500ｍsecの周期（２Hz）
で繰返し印加されていることが分る。この荷重信
号が供給されるゼロクロス検出回路１７からは、
第２図ｂに示すように荷重印加周期の半分の周期
のパルス信号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，
Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，……が得られる。可変遅延回路
１８は、このパルス信号を２個のパルスを１組と
して、第２図ｃに示すように１組毎に位相を6゜
（時間にして500ｍsec×6゜／360゜≒8.3ｍsec）ステ
ツプで変化させ、分配回路１９へ送る。分配回路
１９は各組に含まれる２つのパルス内、前のパル
スＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，…はワンシヨツト回
路２０ａへ、後のパルスＰ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３
ｂ，…はワンシヨツト回路２０ｂへ第２図ｄ，ｅ
に示すように分配する。

第２図ｆ，ｇは第２図ｄ，ｅのＰ１ａ，Ｐ１
ｂ，Ｐ２ａの部分を時間的に拡大して表わしたも
のである。第２図ｈは光スキヤナ４から発生する
毎秒120回の水平走査に同期した水平同期信号を、
第２図ｉはその水平走査により得られる温度信号
を夫々示す。

ワンシヨツト回路２０ａは、分配回路１９から
送られるパルス信号Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，…（第２図
ｆ）と、上記水平同期信号（第２図ｈとに基づ
き、Ｐ１ａ，Ｐ２ａが発生してから最初に行われ
る１回の水平走査期間“１”になるサンプリング
信号（第２図ｊ）を発生し、ゲート９ａへ送る。
ワンシヨツト回路２０ｂも全く同様にＰ１ｂが発
生してから最初に行われる１回の水平走査期間
“１”になるサンプリング信号を（第２図ｋ）発
生し、ゲート９ｂへ送る。

ゲート９ａ，９ｂはサンプリング信号が“１”
の期間開かれるため、Ｐ１ａに基づいてゲート９
ａから温度信号Sa１が、Ｐ２ｂに基づいてゲー
ト９ｂから温度信号Sb１が取出され、積分回路
１２ａ，１２ｂへ夫々送られて積分される。そし
て、得られた積分値Ia１，Ib１は、次のゲート９
ａ，９ｂが開かれるまでの間レジスタ１３ａ，１
３ｂに保持され、その間に差検出回路１４はIa１
とIb１の差データＩ１を求め、コンピユータ１０
へ送る。コンピユータ１０は、このＩ１をメモリ
１５へ格納する。

次に、全く同様にしてＰ２ａ，Ｐ２ｂに基づい
て温度信号Sa２，Sb２がサンプリングされ、
夫々の積分値Ia２，Ib２の差Ｉ２が差検出回路１
４によつて求められ、コンピユータ１０へ送られ
てメモリ１５へ格納され、以下全く同様して荷重
印加に対する位相が順次6゜ずつずれたタイミング
で得られた温度信号の積分値の差がデータＩ３〜
Ｉ３０が差検出回路１４より求められ、メモリ１
５へ順次格納されて行く。

ところで、被検体の表面温度は、被検体に印加
される圧縮荷重が極大の時最高となり、引張荷重
が極大の時最低となることは先に述べた。従つ
て、圧縮荷重が極大の時の走査によつて得られた
温度信号の積分値は他のタイミングでの走査によ
つて得られた温度信号の積分値よりも大きく、引
張荷重が極大の時の走査によつて得られた温度信
号の積分値は反対に最も小さくなる。そのため、
２つの積分値の差のデータは、双方が極大のタイ
ミングの時に最大の値となる。

そこで、コンピユータ１０は、メモリ１５に格
納されたＩ１〜Ｉ３０の中から最大値Inを求め、
可変遅延回路１８の遅延時間を時間では500ｍsec
×ｎ×6゜／360゜（位相にして6゜×ｎ）に設定する。
この遅延時間で与えられるタイミングが圧縮及び
引張荷重が極大のタイミングであることは言うま
でもない。そして、オペレータが手動で、もしく
はコンピユータが自動的にその状態でスイツチ２
２を接点Ｃ側に倒して垂直走査を走査開始位置
（通常は視野の上端）へ戻した後、接点Ｄ側へ切
換えると共に分周器２１をリセツトし、応力分布
画像測定を開始する。ゲート９ｂへのサンプリン
グ信号は荷重印加の１周期に１個発生するから、
分周器２１の分周比が１／64である場合、64回の
荷重印加毎に光スキヤナ４の垂直走査が１ステツ
プずつ進められ、所定ステツプ例えば１画面の走
査線本数240本として240ステツプに達した時点で
測定が終了する。

各ステツプにおいて64回の荷重印加毎ゲート９
ａを介してサンプリングされた圧縮荷重極大時の
１ライン分の温度信号は、メモリ１１ａの所定部
位に積算され、同じく64回の荷重印加毎にゲート
９ｂを介してサンプリングされた引張荷重極大時
の１ライン分の温度信号は、メモリ１１ｂの所定
部位へ積算される。このようにして合計240ステ
ツプにわたる測定が終了した時点では、メモリ１
１ａには圧縮荷重極大のタイミングでサンプリン
グされた１画面分240ラインの温度信号を64回積
算した温度画像データが格納され、メモリ１１ｂ
には引張荷重極大のタイミングでサンプリングさ
れた１画面分240ラインの温度信号を64回積算し
た温度画像データが格納されることになる。そし
て、コンピユータ１０は、この圧縮荷重極大時の
温度画像と引張荷重極大時の温度画像の差を求め
るようにデータの引算を行い、図示しない表示装
置へ送り応力分布画像として表示する。

尚、上記実施例では積分回路を２つ用いたが、
同時に積分動作を行うわけではないので、１つの
積分回路を兼用し、２つのレジスタへ振分けるよ
うにすることも考えられる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、サンプリ
ングのタイミングを引張及び圧縮荷重が極大のタ
イミングに自動的に合わせることができるため、
経験や習熟を必要とせずに常に良質の応力分布画
像を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図は実施例の動作を説明するためのタ
イミング図である。 １：被検体、２：荷重試験機、３：赤外線検出
器、４：光スキヤナ、７：処理回路、８：Ａ−Ｄ
変換器、９ａ，９ｂ：ゲート、１０：コンピユー
タ、１１ａ，１１ｂ，１５：メモリ、１２ａ，１
２ｂ：積分回路、１３ａ，１３ｂ：レジスタ、１
４：差検出回路、１６：タイミング回路、１７：
ゼロクロス検出回路、１８：可変遅延回路、１
９：分配器、２０ａ，２０ｂ：ワンシヨツト回
路、２１：分周器、２２：スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 繰返し変動する荷重負荷をうける被検体を、
   荷重負荷の２種のタイミングにおいて夫々赤外線
   検出器で走査して得られる被検体の２種の温度分
   布データに基づいて応力分布画像を求めて表示す
   る応力画像表示装置において、前記荷重負荷の繰
   返し周期と同じ繰返し周期を持つ第１のサンプリ
   ング信号を発生する手段と、該第１のサンプリン
   グ信号から前記荷重負荷の繰返し周期の半分の期
   間遅れた第２のサンプリング信号を発生する手段
   と、被検体を赤外線検出器で走査して得られる温
   度分布データを夫々のサンプリング信号に同期し
   てサンプリングする手段と、第１のサンプリング
   信号に同期してサンプリングされた温度分布デー
   タを積分する第１の積分手段と、第２のサンプリ
   ング信号に同期してサンプリングされた温度分布
   データを積分する第２の積分手段と、夫々の積分
   手段の出力の差を求める手段と、前記第１及び第
   ２のサンプリング信号の加重負荷に対する位相を
   複数段階にわたつて変化させる位相可変手段と、
   前記差検出手段の出力をモニタし、その出力が最
   も大きくなる時の位相を検出する検出手段とを設
   け、該検出手段によつて検出された位相に前記第
   １及び第２のサンプリング信号の位相を固定する
   ようにしたことを特徴とする応力画像表示装置。