JPH0533333B2 - - Google Patents
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- JPH0533333B2 JPH0533333B2 JP9346685A JP9346685A JPH0533333B2 JP H0533333 B2 JPH0533333 B2 JP H0533333B2 JP 9346685 A JP9346685 A JP 9346685A JP 9346685 A JP9346685 A JP 9346685A JP H0533333 B2 JPH0533333 B2 JP H0533333B2
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- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 11
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱弾性効果を用いた応力画像システ
ムにおいて荷重信号に対して検出位相を自動的に
合わせるようにした自動位相調整方式に関するも
のである。
ムにおいて荷重信号に対して検出位相を自動的に
合わせるようにした自動位相調整方式に関するも
のである。
金属疲労テストなどを行う場合、試料に圧縮荷
重や引張荷重を与えて試料表面からの赤外線を検
出し、非接触で試料の応力分布を測定する応力測
定装置が用いられる。これは、試料の応力集中部
位の表面温度が、圧縮荷重を受けると上昇し、逆
に引張荷重を受けると下降するという、熱弾性効
果に着目したものである。この熱弾性効果を用い
た応力測定装置では、試料に周期的に荷重を与え
て試料の温度に対応した試料表面からの赤外線を
検出し、試料の各部分毎に荷重を加えたときの温
度から荷重なし又は逆方向荷重を加えたときの温
度を差し引いた信号を求め、この差信号に基づい
て試料の温度分布像、すなわち応力分布像を得る
ようにしている。
重や引張荷重を与えて試料表面からの赤外線を検
出し、非接触で試料の応力分布を測定する応力測
定装置が用いられる。これは、試料の応力集中部
位の表面温度が、圧縮荷重を受けると上昇し、逆
に引張荷重を受けると下降するという、熱弾性効
果に着目したものである。この熱弾性効果を用い
た応力測定装置では、試料に周期的に荷重を与え
て試料の温度に対応した試料表面からの赤外線を
検出し、試料の各部分毎に荷重を加えたときの温
度から荷重なし又は逆方向荷重を加えたときの温
度を差し引いた信号を求め、この差信号に基づい
て試料の温度分布像、すなわち応力分布像を得る
ようにしている。
第3図は応力画像システムの全体の構成を示す
図、第4図はタイミング発生回路の具体的な構成
を示す図、第5図は第4図に示すタイミング発生
回路の動作を説明するための波形図である。図
中、11は試料、12は荷振機、13は赤外線カ
メラ、14は信号処理回路、15はA/Dコンバ
ータ、16はタイミング発生回路、17はデータ
処理装置(コンピユータ)、21は増幅器、22
はコンパレータ、23,24,37と38は微分
回路、25は発信回路、26,27と30はカウ
ンタ、28と29はモノマルチ、31はラツチ回
路、32はナンド回路、33ないし35はFF(フ
リツプフロツプ回路)、36はアンド回路、39
ないし41はCPUのI/Oインターフエースを
示す。
図、第4図はタイミング発生回路の具体的な構成
を示す図、第5図は第4図に示すタイミング発生
回路の動作を説明するための波形図である。図
中、11は試料、12は荷振機、13は赤外線カ
メラ、14は信号処理回路、15はA/Dコンバ
ータ、16はタイミング発生回路、17はデータ
処理装置(コンピユータ)、21は増幅器、22
はコンパレータ、23,24,37と38は微分
回路、25は発信回路、26,27と30はカウ
ンタ、28と29はモノマルチ、31はラツチ回
路、32はナンド回路、33ないし35はFF(フ
リツプフロツプ回路)、36はアンド回路、39
ないし41はCPUのI/Oインターフエースを
示す。
第2図において、荷振機12は、試料11に圧
縮荷重と引張荷重との繰り返しによる交番荷重を
印加するものである。赤外線カメラ13は、交番
荷重を印加することによつて試料11から発生す
る赤外線を2次元的に走査検出するものであり、
この赤外線検出信号は信号処理回路14及びA/
Dコンバータ15を通してデータ処理装置17に
送られる。また、タイミング発生回路16は、荷
振機12から得られる荷重波形を基に赤外線検出
信号をサンプリングするためのタイミング信号を
生成してデータ処理装置17に送る。データ処理
装置17は、演算処理部、記憶部、表示部などか
らなり、タイミング発生回路16より供給される
タイミング信号に従つて赤外線検出信号を取り込
み、所定の処理を行つて記憶部に記憶し、さらに
応力画像を表示部に表示する。
縮荷重と引張荷重との繰り返しによる交番荷重を
印加するものである。赤外線カメラ13は、交番
荷重を印加することによつて試料11から発生す
る赤外線を2次元的に走査検出するものであり、
この赤外線検出信号は信号処理回路14及びA/
Dコンバータ15を通してデータ処理装置17に
送られる。また、タイミング発生回路16は、荷
振機12から得られる荷重波形を基に赤外線検出
信号をサンプリングするためのタイミング信号を
生成してデータ処理装置17に送る。データ処理
装置17は、演算処理部、記憶部、表示部などか
らなり、タイミング発生回路16より供給される
タイミング信号に従つて赤外線検出信号を取り込
み、所定の処理を行つて記憶部に記憶し、さらに
応力画像を表示部に表示する。
タイミング発生回路16は、その具体的な回路
構成を第3図及びその主要信号の波形を第4図に
示すように、荷重信号を同期信号として用い、
この同期信号からコンバータ22及び微分回路2
3,24を通して立ち上がり微分による圧縮側ス
タート信号、立ち下がり微分による引張側スタ
ート信号を得る。このうちの片方の信号を用い
てカウンタ30により1周期分のクロツクを数え
周期データを得る。データ処理装置は、CPUの
I/Oインターフエース39を介してこの1周期
データTSを読み取り、位相データTD TD=TS×N/NS を計算してCPUのI/Oインターフエース40
にセツトする。上式で、NSは1サイクルの分割
数、Nは0〜NSである。圧縮カウンタ26及び
引張カウンタ27は、圧縮側スタート信号又は
引張側スタート信号で位相データTDをロード
する。そして、圧縮カウンタ26は、位相データ
TDをプリセツト後クロツクを減算し、カウント
値が0に達するとアンダーフロー信号を送出す
る。このアンダーフロー信号によりFF33をセ
ツトしてこれを圧縮信号にすると共に、水平走
査期間中のタイミング信号HBLのタイミング
をとり圧縮側の有効HBLを作成する。この有
効HBLのデータのみ応力データとして圧縮側
のデータ検出、積算を実施する。
構成を第3図及びその主要信号の波形を第4図に
示すように、荷重信号を同期信号として用い、
この同期信号からコンバータ22及び微分回路2
3,24を通して立ち上がり微分による圧縮側ス
タート信号、立ち下がり微分による引張側スタ
ート信号を得る。このうちの片方の信号を用い
てカウンタ30により1周期分のクロツクを数え
周期データを得る。データ処理装置は、CPUの
I/Oインターフエース39を介してこの1周期
データTSを読み取り、位相データTD TD=TS×N/NS を計算してCPUのI/Oインターフエース40
にセツトする。上式で、NSは1サイクルの分割
数、Nは0〜NSである。圧縮カウンタ26及び
引張カウンタ27は、圧縮側スタート信号又は
引張側スタート信号で位相データTDをロード
する。そして、圧縮カウンタ26は、位相データ
TDをプリセツト後クロツクを減算し、カウント
値が0に達するとアンダーフロー信号を送出す
る。このアンダーフロー信号によりFF33をセ
ツトしてこれを圧縮信号にすると共に、水平走
査期間中のタイミング信号HBLのタイミング
をとり圧縮側の有効HBLを作成する。この有
効HBLのデータのみ応力データとして圧縮側
のデータ検出、積算を実施する。
引張カウンタ27も同様にアンダーフロー信号
を送出し、これによりFF33をリセツトして圧
縮信号を反転させ引張信号とする。また、同様に
引張側の有効HBLを作成し、応力の引張側デ
ータ検出、積算を行う。
を送出し、これによりFF33をリセツトして圧
縮信号を反転させ引張信号とする。また、同様に
引張側の有効HBLを作成し、応力の引張側デ
ータ検出、積算を行う。
データ処理装置では、位相角を変えて応力の測
定を行い、これをN回繰り返して積算した応力値
を得る。そして、この中から最大応力値をサーチ
して対応する位相角を基にしてCPUのI/Oイ
ンターフエース40にセツトする位相データを求
めている。
定を行い、これをN回繰り返して積算した応力値
を得る。そして、この中から最大応力値をサーチ
して対応する位相角を基にしてCPUのI/Oイ
ンターフエース40にセツトする位相データを求
めている。
以上のような構成によりデータ処理装置から位
相データをセツトして圧縮側温度及び引張側温度
を検出し、「圧縮側温度―引張側温度」によりそ
のときの応力値を求めることができる。
相データをセツトして圧縮側温度及び引張側温度
を検出し、「圧縮側温度―引張側温度」によりそ
のときの応力値を求めることができる。
上述したように熱弾性効果を用いた応力画像シ
ステムの自動位相調整では、荷重信号に対し検出
する位相を合わせる必要がある。そのために応力
値の最大値を求めて位相合わせ用位相データを作
るようにしている。しかし、熱弾性効果による応
力検出信号は、非常に微小であるためS/Nが悪
く、繰り返し検出した応力信号の積算を行うよう
にしても、ピーク付近での隣接点間の応力値の差
は小さいために最大値を正確にサーチすることが
難しく、測定値の精度が悪くなつていた。
ステムの自動位相調整では、荷重信号に対し検出
する位相を合わせる必要がある。そのために応力
値の最大値を求めて位相合わせ用位相データを作
るようにしている。しかし、熱弾性効果による応
力検出信号は、非常に微小であるためS/Nが悪
く、繰り返し検出した応力信号の積算を行うよう
にしても、ピーク付近での隣接点間の応力値の差
は小さいために最大値を正確にサーチすることが
難しく、測定値の精度が悪くなつていた。
本発明は、上記の考察に基づくものであつて、
応力値の最大値を正確にサーチすることができる
応力画像システムの自動位相調整方式を提供する
ことを目的とするものである。
応力値の最大値を正確にサーチすることができる
応力画像システムの自動位相調整方式を提供する
ことを目的とするものである。
そのため本発明の応力画像システムの自動位相
調整方式は、荷重信号の1周期を求める周期検出
回路、荷重信号の圧縮側と引張側で指定された遅
延時間だけ遅延した信号を生成する遅延回路、及
び遅延回路の信号により応力検出、積算を行い応
力画像を表示すると共に遅延時間を指定して検出
位相を自動調整するデータ処理装置を具備した応
力画像システムにおいて、データ処理装置は、荷
重周期を所定のステツプ数に分割し該ステツプに
従つて位相角を変えて応力値を検出し、しかる後
少なくとも2ステツプ以上の間隔をおいた2点間
の応力値の差を求め、該差の絶対値が最小になる
位相角を検出して位相調整を行うように構成した
ことを特徴とするものである。
調整方式は、荷重信号の1周期を求める周期検出
回路、荷重信号の圧縮側と引張側で指定された遅
延時間だけ遅延した信号を生成する遅延回路、及
び遅延回路の信号により応力検出、積算を行い応
力画像を表示すると共に遅延時間を指定して検出
位相を自動調整するデータ処理装置を具備した応
力画像システムにおいて、データ処理装置は、荷
重周期を所定のステツプ数に分割し該ステツプに
従つて位相角を変えて応力値を検出し、しかる後
少なくとも2ステツプ以上の間隔をおいた2点間
の応力値の差を求め、該差の絶対値が最小になる
位相角を検出して位相調整を行うように構成した
ことを特徴とするものである。
本発明の応力画像システムの自動位相調整方式
では、少なくとも2ステツプ以上の間隔をおいた
2点間の応力値の差を求める。この差は、ピーク
点を中心とする両側の点間により求められたとき
が最小となり、これよりずれるに従つて値は大き
くなる。従つて、差の絶対値が最小になる位相角
を検出することによつて、それらの差をとつた点
から応力値の最大値に対応する点が求められる。
これは、応力値そのものの比較による最大値のサ
ーチより正確なサーチ結果が得られる。
では、少なくとも2ステツプ以上の間隔をおいた
2点間の応力値の差を求める。この差は、ピーク
点を中心とする両側の点間により求められたとき
が最小となり、これよりずれるに従つて値は大き
くなる。従つて、差の絶対値が最小になる位相角
を検出することによつて、それらの差をとつた点
から応力値の最大値に対応する点が求められる。
これは、応力値そのものの比較による最大値のサ
ーチより正確なサーチ結果が得られる。
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明の1実施例を説明するための
図、第2図はピーク点とサンプリング点との関係
を説明するための図である。
図、第2図はピーク点とサンプリング点との関係
を説明するための図である。
第1図において、前後差計算部1は、荷重周期
を所定のステツプ数に分割し該ステツプに従つて
位相角を変えて検出した応力値を入力し、2ステ
ツプ以上離れた所定の間隔のサンプリング点間の
応力値の差を計算するものであり、最小値検出部
2は、前後差計算部1により計算された応力値の
差の絶対値による最小値を検出するものである。
そして、位相角判定部3は、応力値の差の絶対値
が最小となつたサンプリング点の位置から応力値
の最大値に対応する位置を判定し、遅延時間を計
算し位相データを送出するものである。
を所定のステツプ数に分割し該ステツプに従つて
位相角を変えて検出した応力値を入力し、2ステ
ツプ以上離れた所定の間隔のサンプリング点間の
応力値の差を計算するものであり、最小値検出部
2は、前後差計算部1により計算された応力値の
差の絶対値による最小値を検出するものである。
そして、位相角判定部3は、応力値の差の絶対値
が最小となつたサンプリング点の位置から応力値
の最大値に対応する位置を判定し、遅延時間を計
算し位相データを送出するものである。
次に1ステツプを7.5゜とした場合の例を説明す
る。まず、ピーク点が第2図aに示すようにサン
プリング点と一致し応力値が全くノイズのない滑
らかな正弦波である場合、ピーク点を「1」と
すると各サンプリング点は次のような値を示す。
る。まず、ピーク点が第2図aに示すようにサン
プリング点と一致し応力値が全くノイズのない滑
らかな正弦波である場合、ピーク点を「1」と
すると各サンプリング点は次のような値を示す。
サンプリング点と……0.9239
サンプリング点と……0.9659
サンプリング点と……0.9914
従つて、1点おきの2点間での差を絶対値で求
めると、点ととの間及び点ととの間の差
が0.0675、点ととの間及び点ととの間の
差が0.0341、点ととの間の差が0となる。そ
こでこれらの差の最小値をサーチすると、最小値
は0となり、この最小値の得られた2点とと
の中間の点が最大値に対応する点として求めら
れる。
めると、点ととの間及び点ととの間の差
が0.0675、点ととの間及び点ととの間の
差が0.0341、点ととの間の差が0となる。そ
こでこれらの差の最小値をサーチすると、最小値
は0となり、この最小値の得られた2点とと
の中間の点が最大値に対応する点として求めら
れる。
また、ピーク点が左右のいずれかにずれている
場合には、最小値及び次に小さい値から求められ
る点の中間に最大値の対応位置があり、しかも最
小値から求められる点寄りの位置にあることにな
る。例えばピーク点が第2図bに示すようにサン
プリング点間の中央にあり応力値が全くノイズの
ない滑らかな正弦波である場合には、 サンプリング点と……0.9469 サンプリング点と……0.9807 サンプリング点と……0.9978 となる。従つて、1点おきの2点間での差を絶対
値で求めると、点ととの間及び点ととの
間の差が0.0509、点ととの間及び点とと
の間の差が0.0171となる。そこでこれらの差の最
小値をサーチすると、最小値は0.0171となりこの
最小値の得られた2点ととの中間及び2点
ととの中間が最大値に対応する点として求
められる。つまりこの場合は最小値が0でなく且
つ2つあることから、正確な最大値の対応位置は
点ととの丁度中間にあることになる。
場合には、最小値及び次に小さい値から求められ
る点の中間に最大値の対応位置があり、しかも最
小値から求められる点寄りの位置にあることにな
る。例えばピーク点が第2図bに示すようにサン
プリング点間の中央にあり応力値が全くノイズの
ない滑らかな正弦波である場合には、 サンプリング点と……0.9469 サンプリング点と……0.9807 サンプリング点と……0.9978 となる。従つて、1点おきの2点間での差を絶対
値で求めると、点ととの間及び点ととの
間の差が0.0509、点ととの間及び点とと
の間の差が0.0171となる。そこでこれらの差の最
小値をサーチすると、最小値は0.0171となりこの
最小値の得られた2点ととの中間及び2点
ととの中間が最大値に対応する点として求
められる。つまりこの場合は最小値が0でなく且
つ2つあることから、正確な最大値の対応位置は
点ととの丁度中間にあることになる。
なお本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば差を
求める間隔は、2点以上おいてもよい。つまり、
間隔が大きくなればピーク点を挟む対象点では0
になるが、他の点間での差は大きくなる。
ではなく、種々の変形が可能である。例えば差を
求める間隔は、2点以上おいてもよい。つまり、
間隔が大きくなればピーク点を挟む対象点では0
になるが、他の点間での差は大きくなる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、隣接点間で応力値の大小比較により応力値の
最大値をサーチして位相合わせするのに比べ、よ
り正確に位相合わせすることができる。
ば、隣接点間で応力値の大小比較により応力値の
最大値をサーチして位相合わせするのに比べ、よ
り正確に位相合わせすることができる。
第1図は本発明な1実施例を説明するための
図、第2図はピーク点とサンプリング点との関係
を説明するための図、第3図は応力画像システム
の全体の構成を示す図、第4図はタイミング発生
回路の具体的な構成を示す図、第5図は第4図に
示すタイミング発生回路の動作を説明するための
波形図である。 1…前後差計算部、2…最小値検出部、3…位
相角判定部、11…試料、12…荷振機、13…
赤外線カメラ、14…信号処理回路、15…A/
Dコンバータ、16…タイミング発生回路、17
…データ処理装置(コンピユータ)、21…増幅
器、22…コンパレータ、23,24,37と3
8…微分回路、25…発信回路、26,27と3
0…カウンタ、28と29…モノマルチ、31…
ラツチ回路、32…ナンド回路、33ないし35
…FF(フリツプフロツプ回路)、36…アンド回
路、39ないし41…CPUのI/Oインターフ
エース。
図、第2図はピーク点とサンプリング点との関係
を説明するための図、第3図は応力画像システム
の全体の構成を示す図、第4図はタイミング発生
回路の具体的な構成を示す図、第5図は第4図に
示すタイミング発生回路の動作を説明するための
波形図である。 1…前後差計算部、2…最小値検出部、3…位
相角判定部、11…試料、12…荷振機、13…
赤外線カメラ、14…信号処理回路、15…A/
Dコンバータ、16…タイミング発生回路、17
…データ処理装置(コンピユータ)、21…増幅
器、22…コンパレータ、23,24,37と3
8…微分回路、25…発信回路、26,27と3
0…カウンタ、28と29…モノマルチ、31…
ラツチ回路、32…ナンド回路、33ないし35
…FF(フリツプフロツプ回路)、36…アンド回
路、39ないし41…CPUのI/Oインターフ
エース。
Claims (1)
- 1 荷重信号の1周期を求める周期検出回路、荷
重信号の圧縮側と引張側で指定された遅延時間だ
け遅延した信号を生成する遅延回路、及び遅延回
路の信号により応力検出、積算を行い応力画像を
表示すると共に上記遅延時間を指定して検出位相
を自動調整するデータ処理装置を具備した応力画
像システムにおいて、データ処理装置は、荷重周
期を所定のステツプ数に分割し該ステツプに従つ
て位相角を変えて応力値を検出し、しかる後少な
くとも2ステツプ以上の間隔をおいた2点間の応
力値の差を求め、該差の絶対値が最小になる位相
角を検出して位相調整を行うように構成したこと
を特徴とする応力画像システムの自動位相調整方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9346685A JPS61251726A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 応力画像システムの自動位相調整方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9346685A JPS61251726A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 応力画像システムの自動位相調整方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251726A JPS61251726A (ja) | 1986-11-08 |
| JPH0533333B2 true JPH0533333B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=14083111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9346685A Granted JPS61251726A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 応力画像システムの自動位相調整方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61251726A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU171814U1 (ru) * | 2017-01-31 | 2017-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Источник оптического излучения для измерения концентрации молекул метана в газовой фазе |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP9346685A patent/JPS61251726A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61251726A (ja) | 1986-11-08 |
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