JPH0533332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、被検体の応力分布情報を熱弾性効
果を用いて測定するに当り、荷重信号が負荷され
た被検体を赤外線検出器の像スポツトで水平及び
垂直走査し、得られた温度データに基づいて応力
分布を画像表示する応力画像システムにおいて、
荷重信号に対する温度データ検出の位相（タイミ
ング）を調整するようにした、応力画像システム
における自動位相調整方法に関する。

（従来の技術） 従来より被検体を赤外線検出器の像スポツトで
走査して得られた温度分布データに基づいて表示
装置に応力分布を表示させるための多くのシステ
ムが提案されている。

この従来の応力画像システムの一例につき簡単
に説明する。

第２図は従来及びこの発明の自動位相調整方法
を説明するために供する応力画像システムの概略
を説明するための線図である。１は被検体で、荷
振機２で被検体１に荷重を負荷する。この荷重信
号を負荷すると、被検体１の表面に、熱弾性効果
により、応力分布に対応した分布で温度分布が生
ずる。３はこの被検体１を像スポツトで走査する
赤外線スキヤナで、この水平及び垂直走査により
被検体１のアナログ温度データを読取り、次段の
信号処理系４で適当に増幅した後、次のＡ／Ｄ変
換器５でデジタル温度データに変換して次段のコ
ンピユータ６に供給する。７はタイミング回路
で、荷振機２の負荷供給とタイミングを取ると共
に、Ａ／Ｄ変換器５及びコンピユータ６にもタイ
ミングパルスを供給してデジタル温度データをコ
ンピユータ６へ取込むタイミングを取る。

このシステムはこのように取込まれた温度デー
タをコンピユータ処理によつて応力分布データに
変換して表示装置８で応力画像として表示させる
ように構成されている。

ところで、一般に、被検体の熱弾性効果に起因
する温度変化は小さいので、このような低レベル
の信号での応力測定ではＳ／Ｎ比が極めて小さ
く、応力分布画像の表示の実用に供することが出
来ない。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、熱弾性効果を用いた従来の応力画像
システムでは、被検体に負荷される荷重信号と、
この荷重信号により被検体に生ずる応力信号との
間に僅かながら位相のずれがある。これがため、
被検体の温度データを検出するタイミングを応力
信号の位相に合わせることが必要である。

しかしながら、熱弾性効果による応力信号は非
常に微小な信号であると共に、その周波数が１〜
50Hz程度というように低周波であるので、この位
相合わせを手動で行うことは著しく困難な作業で
あつた。

また、この位相合わせを自動的に行う試みもな
されているが、所要な精度を得るためには同一測
定箇所を複数回走査し得られた温度データを積算
してＳ／Ｎ比の改善を図ることが必要である。し
かしながら、全ての位相につき同一回数の走査を
行つて温度データの積算を行うと、この温度デー
タの取り込みに長時間必要とし、実用的でない。

この発明の目的は、このような位相合わせを自
動的に短時間で行うようにした応力画像システム
における自動位相調整方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） この目的達成を図るため、この発明によれば、
周期的に荷重が負荷された被検体を赤外線検出器
の像スポツトで水平及び垂直走査して得られた温
度データに基づいて応力分布を画像表示するため
に、この周期的荷重の荷重信号に対する温度デー
タ検出の位相を調整するようにした、応力画像シ
ステムにおける自動位相調整方法において、 設定された異なる位相毎に、同一測定点におけ
る温度データを積算して予備応力値を求め、これ
ら予備応力値中の最大予備応力値に対応する予備
位相を求めるステツプと、 この予備位相を含むその周辺の位相毎に、該予
備応力値を求める場合よりもさらに多くの温度デ
ータを積算して応力値を求め、これら応力値中の
最大応力値を与える位相に調整するステツプとを
具えることを特徴とする。

さらに、この発明の実施に当つては、異なる位
相の設定を行うため、荷重信号の周期を検出し、
検出されたこの周期に基づいて、異なる遅延時間
に設定可能な位相データを設定し、この位相デー
タにより温度データ検出のタイミングを決定する
のが好適ある。

さらに、この発明の実施に当つて、温度データ
検出は、荷重信号に対し位相データで決まる位相
を有しかつこの荷重信号と同一周期を有する圧縮
及び引張信号をそれぞれ形成し、これら圧縮及び
引張信号と水平走査のタイミング信号とを論理演
算して水平有効タイミング信号を形成し、設定さ
れた異なる位相毎の各水平有効タイミング信号毎
に温度データの検出して、行うのが好適である。

さらに、この発明の好適実施例においては、位
相データの設定は、応力値中の最大応力値を与え
る位相を設定するように手動又は自動的に行うこ
とが出来る。

（作用） このようにこの発明の自動位相調整方法によれ
ば、最初に0゜〜180゜の間の異なる位相のそれぞれ
において、同一測定箇所につき複数回数の像スポ
ツト走査を行つて各位相での積算温度データを求
め、これら積算温度データからそれぞれの位相で
の予備応力を求め、これら予備応力の値のうち最
大予備応力を選び出し、この最大予備応力に対応
する予備位相を先ず求める。次に、この予備位相
を含む周辺の位相に関してのみ、同一測定箇所
を、予備応力を求めた時の走査回数より多く走査
を行つてそれぞれの位相での積算温度データを求
め、これら積算温度データからそれぞれの位相で
の応力値を求めてこれら応力値のなかの最大応力
値与える位相に、温度データ検出の位相を調整す
る。

従来は各位相毎に256回程度の走査を行つてい
たが、この発明によれば、これに対応する走査回
数は各位相毎に予備位相の決定に64回程度及び最
大応力の位相の決定に256回程度の走査で済むの
で、全体の走査時間は１／２以下となり、従来に
比べて著しく短縮する。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につ
き説明する。

先ず、第１図に示すこの発明の応力画像システ
ムの自動位相調整方法の実施に供する装置を参照
して、この発明を説明する。

先ず、荷振機２から荷重信号を周期信号検出手
段１１に供給し、荷重信号の一周期を割出し、そ
の情報を有する周期信号（時間遅延信号）を発生
して圧縮及び引張信号形成手段１３に供給する。
この圧縮及び引張信号形成手段１３において、初
期位相として荷重信号に対して例えば45゜の位相
を設定し、かつ、荷重信号の周期と同一の周期を
有する圧縮及び引張信号をそれぞれ形成する。

次に、これら圧縮及び引張信号と、スキヤナ３
からの水平走査のタイミング信号とを論理演算回
路１５に供給し、そこで例えば同期を取つて水平
有効タイミング信号を形成し、これをスキヤナ３
に送り、この水平有効タイミング信号に基づいて
被検体１を像スポツトで走査し、温度データをコ
ンピユータ６に取り込み、この温度データを温度
データ―応力分布データ変換手段６ａによつて映
像信号に変換しよつて表示装置８で一画面の応力
画像を表示する。

次に、水平及び垂直カーソルｈ及びｖのクロス
点Ｘを応力値の高い部分Ｒにセツトする。続い
て、スキヤナ３による垂直走査をカーソルの垂直
位置にまで進め、垂直走査を停止させ、この位置
で水平（ライン）走査を行う。

この時、最初は位相を45゜としてあるので、こ
の位相関係でカーソルクロス点Ｘの付近の数点に
ついて例えば64回の走査を行つて得た温度データ
を信号処理回路４及びＡ／Ｄ変換器５を経てコン
ピユータ６に送り、その検出手段１７において温
度データの積算を行つて圧縮及び引張応力を求め
ると共に、圧縮及び引張応力の差演算を行い応力
値を得る。然る後、この数点についての応力値の
平均値を求め、この平均応力値をコンピユータ６
のメモリ６ｃに記憶する。

ところで、この発明では、予備走査兼本走査設
定手段１８からＡ／Ｄ変換器５に指令を与えて、
予備走査を行つて最大予備応力値に対応する予備
位相を求める。このため、最切に設定した位相を
変え、各位相毎に同一測定箇所につき例えば64回
の走査を行う。これら走査により得られた温度デ
ータから前述と同様にして平均応力値を予備応力
値として求めこれをメモリ６ｃに記憶する。

このようにして、順次に位相を変えて得られた
予備応力値をメモリ６ｃに記憶した後、これらを
位相調整手段１９に呼び出し、そこでこれらの予
備応力値の中の最大予備応力値を決定し、この最
大予備応力値に対応する位相を設定し、この位相
情報を予備走査兼本走査設定手段１８に送り、こ
の設定された位相及びその周辺の位相のみで像ス
ポツトの本走査を行う。

この本走査は、各位相で、同一測定箇所を例え
ば256回行う。前述と同様にして検出器１７にお
いて各位相毎に得られた積算温度データから応力
値を得、これら応力値をメモリ６ｃに一旦記憶
し、続いてこれら応力値をメモリ６ｃから位相調
整手段１９に順次又は同時に呼出して順次又は同
時に大きさの比較を行い、最大応力値を与える位
相を判別し、その位相をスキヤナ３又は位相デー
タ発生手段１２に設定する。或いは、この位相調
整手段１９で最大応力値かどうかを判定しなが
ら、スキヤナ３又は位相データ発生手段１２の位
相を調整していき、最大応力値と判定した時その
時の位相を固定する。

このように、この発明によれば、0゜〜180゜のＮ
個の位相につき走査回数の少ない予備走査を行つ
て最大応力を与える位置を予想し、次に、この予
想位相を含む近傍の何点かの位相につき走査回数
の多い本走査を順次に行つて最大応力値を与える
位相を精度良くかつ短時間に探し出してその位相
に調整することが出来る。

従つて、荷重信号と、応力信号との間に位相の
ずれがあつても、常に最適な状態で、温度データ
をコンピユータに取り込み、最適な測定状態で応
力表示を行うことが出来る。

第４図はこの発明の自動位相調整方法を実施す
るための、周期信号発生から水平有効走査タイミ
ング信号を得るまでの装置の一部分を示すブロツ
ク図、第５図はその説明のための信号波形図であ
る。

先ず、荷重信号を第５図Ａに示すような正弦波
信号とする。この荷重信号を増幅器５１を経てコ
ンパレータ５３に供給し、ここで、この荷重信号
の振幅の零レベル以上の信号のとき一定レベルの
出力信号を発生させる。この信号を第５図Ｂに示
す。

このコンパレータ５３からの出分信号を立ち上
り及び立ち下り微分回路５５及び５７にそれぞれ
供給し、第５図Ｃ及びＤに示すような微分信号を
得る。これら立ち上り微分信号及び立ち下り微分
信号は後述するようにそれぞれ圧縮スタートパル
ス及び引張スタートパルスとして用いる。

次に、立ち上り微分信号を周期信号発生手段１
４に供給する。この実施例では、この手段を時間
遅延用の二つのモノマルチバイブレータ５９及び
６１と、一周期カウンタ６３と、ラツチ回路６５
とを以つて構成する。

一方、６７は任意好適な周波数でクロツクパル
スを発生するクロツクパルス発生器であり、一周
期カウンタ６３のクロツク入力に供給する。カウ
ンタ６３の信号入力には、立ち上り微分回路５５
からの微分信号を二つのモノバイブレータ５９及
び６１を経て供給する。従つて、この最初の微分
信号によりクロツクの計数を開始し、次の微分信
号によりその計数を停止すする。この計数値をラ
ツチ回路６５に記憶し、一方、ラツチパルスとし
てモノマルチバイブレータ５９からの出力をこの
ラツチ回路６５に供給する。ラツチ回路６５から
はこの計数値を一周期時間を表わす一周期データ
Tsとして入出力ポート６９を経てコンピユータ
６の中央処理装置７１（以下、CPUと称する）
へ送る。

CPU７１においては、位相データ発生手段１
２を用いこの一周期データTsから位相データTθ
を計算し、これを圧縮及び引張信号形成手段１３
に供給する。ここでいう位相は、荷重信号の周期
と、温度データを測定する周期との位相差に対応
するものである。この位相データTθは荷重信号
に対する時間遅延を表わしている。この位相デー
タは、予め一周期の分割数をNsと決めておき、
この分割数Nsに対し、任意に設定出来るＮ（０≦
Ｎ≦Ns）を選らんで、Tθ＝Ts×Ｎ／Nsから計
算して得られる。このＮの値はCPU７１から入
力させて設定することが出来ると共に、後述する
ように、応力値に応じて設定することも出来る。

この位相データTθを入出力ポート７３を経て
圧縮及び引張信号形成手段１３の圧縮カウンタ７
５及び引張カウンタ７７に供給する。この場合、
圧縮及び引張カウンタ７５及び７７には微分回路
５５及び５７から圧縮スタートパルス及び引張ス
タートパルスをそれぞれ供給し、これらスタート
パルスによりそれぞれの位相データをロードす
る。

これらカウンタ７５及び７７をカウントダウン
カウンタ又はカウントアツプカウンタとすること
が出来るが、カウントダウンカウンタの場合につ
き説明する。この場合、供給された位相データ
Tθは例えば45゜の位相に対応するとし、これに応
じたカウントを圧縮カウンタ７５に設定し、クロ
ツクパルス発生器６７からのクロツクを減算計数
する（第５図Ｆ）。この計数値が零或いは零以下
となつた時、このカウンタ７５からアンダーホロ
ー信号が生じるので、これをフリツプフロツプ
（以下、FFと称する）７９に送り、このFF７９
をセツトして圧縮信号（第５図Ｈ）を形成する。

同様に、立ち下り微分回路５７からの引張スタ
ートパルスにより、位相データTθを引張カウン
タ７７にロードし、クロツクの減算を行い、計数
値が発零又は零以下となつた時アンダーホロー信
号が発生し（第５図Ｇ）、この信号によりFF７９
をリセツトし、上述した圧縮信号を反転させて引
張信号を形成する。

このように、周期信号に基づいてこの荷重信号
に対し任意の位相を有しかつこの荷重信号と同一
周期を有する圧縮及び引張信号をそれぞれ形成す
ることが出来る。

次に、これら圧縮及び引張信号と水平走査のタ
イミング信号とから水平有効タイミング信号を形
成するため、FF７９から圧縮及び引張信号を論
理演算回路１５に供給する。一方、この論理演算
回路１５にはスキヤナ３から水平走査タイミング
信号Ｈ BL（第５図Ｉ）を供給し、例えば、両信
号の論理積を取つて圧縮期間の水平有効タイミン
グ信号（第５図Ｊに実線で示す）及び引張期間の
水平有効タイミング信号（有効Ｈ BL）（第５図
Ｊに点線で示す）をそれぞれ形成する。

このようにして得られた水平有効タイミング信
号を（有効Ｈ BL）をスキヤナ３に送り、この
ような水平走査のタイミングで被検体１の温度デ
ータを測定する（第１図）。

次に、前述したＮの値を手動又は自動的に変え
て位相データTθを0゜〜180゜の範囲内で順次に変
え、温度データ検出の位相を変えることが出来
る。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではない。例えば、上述した各手段１１，１
３，１５，１８はここに述べたような構成以外の
構成であつても良く、これらは通常の電子技術で
容易に構成出来る。また、位相データ発生手段１
２、検出手段１７をコンピユータ６のCPUに機
能させても良いし、或いは、それぞれ又は一部分
共通とした別個のCPUを設けても良い。また論
理演算回路１５をこれらCPUに機能させても良
い。また、予備走査及び本走査の設定をそれぞれ
別個の手段を設けて行つても良い。

尚、上述した論理演算回路１５、検出手段１
７、位相調整手段１９、位相データ発生手段１
２、予備走査兼本走査設定手段１８、その他の構
成成分は従来普通に用いられている電子素子及び
又は電子回路の使用或いは組み合わせにより容易
に形成又は機能させることが出来る。

さらに、この発明はポイント走査或いは面走査
のタイプの応力画像システムにも適用して好適で
ある。

（発明の効果） 上述した説明から明らかなように、この発明の
自動位相調整方法によれば、被検体に負荷される
荷重信号と、この荷重信号により被検体に生ずる
応力信号との間に僅かながら位相のずれがある場
合であつても、自動的に位相をずらし異なる各位
相において回数の少ない予備走査を行つてそれぞ
れの予備応力値（好ましくは平均応力値）を求
め、これら予備応力値のうち最大予備応力値を与
えた予備位相を求め、次にこの予備位相及びその
周辺のみの位相で回数の多い本走査を行つて最大
応力値を与える位相を探し出し、その位相に調整
する。

従つて、この発明によれば、従来よりも位相調
整を簡単、容易に、しかも、精度良く短時間で行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の応力画像システムにおける
自動位相調整方法を説明するたの装置を示すブロ
ツク図、第２図は従来の応力画像システムの説明
に供するブロツク図、第３図はこの発明の説明に
供する線図、第４図はこの発明の説明に供する要
部のブロツク図、第５図はこの発明の説明に供す
る信号波形図である。 １…被検体、２…荷振機、３…スキヤナ、４…
信号処理系、５…Ａ／Ｄ変換器、６…コンピユー
タ、６ａ…制御信号発生手段、６ｂ…温度デー
タ‐応力分布データ変換手段、６ｃ…メモリ、７
…タイミング回路、８…表示装置、９…制御回
路、１１…周期信号検出手段、１２…位相データ
発生手段、１３…圧縮及び引張信号形成手段、１
５…論理演算回路、１７…検出手段、１８…予備
走査兼本走査設定手段、１９…位相調整手段、５
１…増幅器、５３…コンパレータ、５５…立ち上
り微分回路、５７…立ち下り微分回路、５９，６
１…モノマルチバイブレータ、６３…一周期カウ
ンタ、６５…ラツチ回路、６７…クロツク発生
器、６９，７３，８３…入力ポート、７１…中央
処理装置（CPU）、７５…圧縮カウンタ、７７…
引張カウンタ、７９…フリツプフロツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周期的に荷重が負荷された被検体を赤外線検
   出器の像スポツトで水平及び垂直走査して得られ
   た温度データに基づいて応力分布を画像表示する
   ために、該周期的荷重の荷重信号に対する温度デ
   ータ検出の位相を調整するようにした、応力画像
   システムにおける自動位相調整方法において、 設定された異なる位相毎に複数回の予備走査を
   行つて同一測定点における温度データを積算し予
   備応力値を求め、これら予備応力値中の最大予備
   応力値に対応する予備位相を求めるステツプと、
   該予備位相を含むその周辺の位相毎に前記予備走
   査の回数よりもさらに多くの回数の本走査を行つ
   て温度データを積算して応力値を求め、これら応
   力値中の最大応力値を与える位相に調整するステ
   ツプとを具えることを特徴とする応力画像システ
   ムにおける自動位相調整方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の応力画像システ
   ムにおける自動位相調整方法において、 前記異なる位相の設定を行うため、 前記荷重信号の周期を検出し、 検出された該周期に基づいて、異なる遅延時間
   に設定可能な位相データを設定し、 該位相データにより温度データ検出のタイミン
   グを決定することを特徴とする自動位相調整方
   法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の応力画像システ
   ムにおける自動位相調整方法において、 前記温度データ検出は、 該荷重信号に対し前記位相データで決まる位相
   を有しかつ該荷重信号と同一周期を有する圧縮及
   び引張信号をそれぞれ形成し、 これら圧縮及び引張信号と前記水平走査のタイ
   ミング信号とを論理演算して水平有効タイミング
   信号を形成し、 設定された異なる位相毎の各水平有効タイミン
   グ信号毎に前記温度データの検出して 行うことを特徴とする応力画像システムにおける
   自動位相調整方法。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の応力画像システ
   ムにおける自動位相調整方法において、 前記位相データの設定は、応力値中の最大応力
   値を与える位相を設定するように手動又は自動的
   に行うことを特徴とする応力画像システムにおけ
   る自動位相調整方法。