JPH0783887A - ホーン付アコースティック・エミッション・センサ - Google Patents
ホーン付アコースティック・エミッション・センサInfo
- Publication number
- JPH0783887A JPH0783887A JP5231108A JP23110893A JPH0783887A JP H0783887 A JPH0783887 A JP H0783887A JP 5231108 A JP5231108 A JP 5231108A JP 23110893 A JP23110893 A JP 23110893A JP H0783887 A JPH0783887 A JP H0783887A
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- Japan
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- sensor
- horn
- signal
- acoustic emission
- signal detection
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】微小部品や特定微小領域から発生するＡＥ信号
を高感度にかつ能率よく測定することが可能なホーン付
ＡＥセンサを提供する。 【構成】アコースティック・エミッション・センサ１′
の信号検出素子面１ａ上に、上端が先鋭状か丸味を帯び
た円錐形又は当該円錐形上端部を下底面４ｂに平行にカ
ットした平坦な上端面４ａとする円錐台形形状のホーン
４下底面４ｂを取り付け、当該ホーン４の上端又は上端
面４ａをアコースティック・エミッション信号微小発生
領域の信号検出端としたことを特徴とする。
を高感度にかつ能率よく測定することが可能なホーン付
ＡＥセンサを提供する。 【構成】アコースティック・エミッション・センサ１′
の信号検出素子面１ａ上に、上端が先鋭状か丸味を帯び
た円錐形又は当該円錐形上端部を下底面４ｂに平行にカ
ットした平坦な上端面４ａとする円錐台形形状のホーン
４下底面４ｂを取り付け、当該ホーン４の上端又は上端
面４ａをアコースティック・エミッション信号微小発生
領域の信号検出端としたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小部品及び特定微小
領域のアコースティック・エミッション信号の測定に供
されるホーン付アコースティック・エミッション・セン
サに関する。
領域のアコースティック・エミッション信号の測定に供
されるホーン付アコースティック・エミッション・セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のアコースティック・エミッション
・センサ（Acoustic Emission Sensor、以下、ＡＥセン
サとする）は、センサ本体が円筒形状（数ｍｍ径〜数ｃ
ｍ径）をなし、その端面がアコースティック・エミッシ
ョン信号（以下、ＡＥ信号とする）の検出面となってい
る。これは、ＡＥ信号検出対象がＡＥセンサ全体形状と
同等あるいはそれよりも大きいものを想定していたため
である。
・センサ（Acoustic Emission Sensor、以下、ＡＥセン
サとする）は、センサ本体が円筒形状（数ｍｍ径〜数ｃ
ｍ径）をなし、その端面がアコースティック・エミッシ
ョン信号（以下、ＡＥ信号とする）の検出面となってい
る。これは、ＡＥ信号検出対象がＡＥセンサ全体形状と
同等あるいはそれよりも大きいものを想定していたため
である。
【０００３】ここで、従来のＡＥセンサの内部構造を図
面に示す。図５は、ＡＥセンサの内部構造を示す断面図
である。図中、１はＡＥ信号検出面１ａを有するＡＥセ
ンサ、２はセンサ素子、３は測定信号を外部測定機器に
導出する信号線である。なお、ＡＥ信号とは、数百ｋＨ
ｚ〜数ＭＨｚのオーダにわたる超音波信号のことであ
る。
面に示す。図５は、ＡＥセンサの内部構造を示す断面図
である。図中、１はＡＥ信号検出面１ａを有するＡＥセ
ンサ、２はセンサ素子、３は測定信号を外部測定機器に
導出する信号線である。なお、ＡＥ信号とは、数百ｋＨ
ｚ〜数ＭＨｚのオーダにわたる超音波信号のことであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡＥセンサ１
の全体形状より小さい部品や特定微小領域から発生する
ＡＥ信号を検出する場合にこのような検出面１ａ形状の
面積の大きいセンサでは対応が困難である。すなわち、
円筒形状端面の全域がＡＥ信号検出面１ａとなっている
ＡＥセンサ１では、特定微小領域との接触加圧がまず不
可能である。
の全体形状より小さい部品や特定微小領域から発生する
ＡＥ信号を検出する場合にこのような検出面１ａ形状の
面積の大きいセンサでは対応が困難である。すなわち、
円筒形状端面の全域がＡＥ信号検出面１ａとなっている
ＡＥセンサ１では、特定微小領域との接触加圧がまず不
可能である。
【０００５】また、微小部品の場合は、ＡＥ信号検出面
１ａのどの部分に接触させるかで検出感度が極端に異な
るという問題点があった。ここにおいて本発明は、微小
部品や特定微小領域から発生するＡＥ信号を高感度にか
つ能率よく測定することが可能なＡＥセンサを提供せん
とするものである。
１ａのどの部分に接触させるかで検出感度が極端に異な
るという問題点があった。ここにおいて本発明は、微小
部品や特定微小領域から発生するＡＥ信号を高感度にか
つ能率よく測定することが可能なＡＥセンサを提供せん
とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、本発
明の次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。すなわち、本発明の特徴は、アコースティッ
ク・エミッション・センサの信号検出素子面に、上端が
先鋭状か丸味を帯びた円錐形又は当該円錐形上端部を下
底に平行にカットした円錐台形形状のホーンの下底面を
取り付け、当該ホーンの上端をアコースティック・エミ
ッション信号微小発生領域の信号検出端としてなるホー
ン付アコースティック・エミッション・センサである。
明の次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。すなわち、本発明の特徴は、アコースティッ
ク・エミッション・センサの信号検出素子面に、上端が
先鋭状か丸味を帯びた円錐形又は当該円錐形上端部を下
底に平行にカットした円錐台形形状のホーンの下底面を
取り付け、当該ホーンの上端をアコースティック・エミ
ッション信号微小発生領域の信号検出端としてなるホー
ン付アコースティック・エミッション・センサである。
【０００７】
【作用】本発明のホーン付ＡＥセンサは、上記のような
構成手段を採用するので、円錐又は円錐台形形状のホー
ンが、ＡＥセンサの信号検出面に対して導波路の役割を
果たしているので、ＡＥ信号源の発生するある一定周波
数信号をＡＥセンサの信号検出面全体に同位相で伝播さ
せる。従って、微小領域に円錐又は円錐台形形状のホー
ンの上端を接触させることで、微小部品や特定微小領域
から発生するＡＥ信号を高感度にかつ能率よく測定する
ことが可能となる。
構成手段を採用するので、円錐又は円錐台形形状のホー
ンが、ＡＥセンサの信号検出面に対して導波路の役割を
果たしているので、ＡＥ信号源の発生するある一定周波
数信号をＡＥセンサの信号検出面全体に同位相で伝播さ
せる。従って、微小領域に円錐又は円錐台形形状のホー
ンの上端を接触させることで、微小部品や特定微小領域
から発生するＡＥ信号を高感度にかつ能率よく測定する
ことが可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図面につき説明する。図１
（ａ）は本実施例のＡＥセンサの平面図，図１（ｂ）は
本実施例のＡＥセンサの正面図である。図中、αは本実
施例のＡＥセンサ、１′はＡＥ信号検出面１ａを有する
ＡＥセンサ本体、４は外周面を上細テーパーとした円錐
台形ホーン、４ａは円錐台形ホーン４の上端面である。
（ａ）は本実施例のＡＥセンサの平面図，図１（ｂ）は
本実施例のＡＥセンサの正面図である。図中、αは本実
施例のＡＥセンサ、１′はＡＥ信号検出面１ａを有する
ＡＥセンサ本体、４は外周面を上細テーパーとした円錐
台形ホーン、４ａは円錐台形ホーン４の上端面である。
【０００９】本実施例のＡＥセンサαにおいては、円錐
台形ホーン４の下底面４ｂはＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａに接着固定されている。したがって、本実施
例のＡＥセンサαでは、円錐台形ホーン４の上端面４ａ
がＡＥ信号検出面となる。すなわち、円錐台形ホーン４
は、ＡＥセンサ本体１′の信号検出面１ａ側に対するＡ
Ｅ信号の導波路の役割を果たす。
台形ホーン４の下底面４ｂはＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａに接着固定されている。したがって、本実施
例のＡＥセンサαでは、円錐台形ホーン４の上端面４ａ
がＡＥ信号検出面となる。すなわち、円錐台形ホーン４
は、ＡＥセンサ本体１′の信号検出面１ａ側に対するＡ
Ｅ信号の導波路の役割を果たす。
【００１０】（実験例）従来のＡＥセンサ１では、ＡＥ
センサ本体１′の信号検出面１ａをそのまま微小部品に
接触させ測定しなければならない。この場合、実験によ
れば、信号検出面の位置により、検出感度のばらつきが
大きいことが判明した。以下に、本実施例の有効性を示
す実験例及びその結果を示す。
センサ本体１′の信号検出面１ａをそのまま微小部品に
接触させ測定しなければならない。この場合、実験によ
れば、信号検出面の位置により、検出感度のばらつきが
大きいことが判明した。以下に、本実施例の有効性を示
す実験例及びその結果を示す。
【００１１】図２（ａ）は実験に使用したＡＥセンサα
の模式図であり、図２（ｂ）は実験に使用したＡＥ信号
源である。図中、βはＡＥ信号源、５は圧電素子、６は
板バネ、７は振動子たるルビー球、８は杆である。
の模式図であり、図２（ｂ）は実験に使用したＡＥ信号
源である。図中、βはＡＥ信号源、５は圧電素子、６は
板バネ、７は振動子たるルビー球、８は杆である。
【００１２】実験に使用したＡＥセンサαは、図２
（ａ）に示すよう、従来のＡＥセンサ本体１′の信号検
出面１ａに円錐台形ホーン４を油膜を介して仮設置した
ものを使用した。円錐台形ホーン４の下底面４ｂ直径は
５ｍｍφ，上端面４ａの直径は１ｍｍφとし、その長さ
Ｌを５〜４０ｍｍまで変化させて実験を行った。
（ａ）に示すよう、従来のＡＥセンサ本体１′の信号検
出面１ａに円錐台形ホーン４を油膜を介して仮設置した
ものを使用した。円錐台形ホーン４の下底面４ｂ直径は
５ｍｍφ，上端面４ａの直径は１ｍｍφとし、その長さ
Ｌを５〜４０ｍｍまで変化させて実験を行った。
【００１３】一方、ＡＥ信号源βは、図２（ｂ）に示す
よう、杆８先端下面に板バネ６基端を延長取付け、当該
杆８先端上面に圧電素子（大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×
０．５ｍｍ）５を張り付け、かつ板バネ６の先端下面に
は０．４ｍｍφの微小ルビー球７を接着固定したものを
用いている。
よう、杆８先端下面に板バネ６基端を延長取付け、当該
杆８先端上面に圧電素子（大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×
０．５ｍｍ）５を張り付け、かつ板バネ６の先端下面に
は０．４ｍｍφの微小ルビー球７を接着固定したものを
用いている。
【００１４】電圧駆動された圧電素子５の高周波微振動
すなわちＡＥ信号は板バネ６を介して先端のルビー球７
にまで伝播する。この板バネ６先端のルビー球７を微小
部品ＡＥ信号源βとみなして以下の実験を行った。
すなわちＡＥ信号は板バネ６を介して先端のルビー球７
にまで伝播する。この板バネ６先端のルビー球７を微小
部品ＡＥ信号源βとみなして以下の実験を行った。
【００１５】図３は上記に示したＡＥセンサαとＡＥ信
号源βを用いた実験系の概要であり、図４は当該実験の
測定結果の一例である。本実施例の実験においては、図
３に示すように、ＡＥ信号源βの信号源たるルビー球７
を板バネ６の圧力（加圧力＝１５ｇ）でＡＥセンサαの
ＡＥ信号検出面たる上端面４ａに押しつけ、杆８の先端
上面に配した圧電素子５駆動電圧と本実施例のＡＥセン
サαから得られるＡＥ信号出力電圧との関係を測定し
た。
号源βを用いた実験系の概要であり、図４は当該実験の
測定結果の一例である。本実施例の実験においては、図
３に示すように、ＡＥ信号源βの信号源たるルビー球７
を板バネ６の圧力（加圧力＝１５ｇ）でＡＥセンサαの
ＡＥ信号検出面たる上端面４ａに押しつけ、杆８の先端
上面に配した圧電素子５駆動電圧と本実施例のＡＥセン
サαから得られるＡＥ信号出力電圧との関係を測定し
た。
【００１６】また、比較参照のため、円錐台形ホーン４
を取り除いた図５に示す従来と同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに対しても、同様な実験を行っ
た。その結果、従来のセンサと同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに直接ルビー球７を加圧するよ
りも、円錐台形ホーン４を取付け、この上端面４ａにル
ビー球７を押しつけた方が測定感度が高くなることがわ
かった。
を取り除いた図５に示す従来と同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに対しても、同様な実験を行っ
た。その結果、従来のセンサと同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに直接ルビー球７を加圧するよ
りも、円錐台形ホーン４を取付け、この上端面４ａにル
ビー球７を押しつけた方が測定感度が高くなることがわ
かった。
【００１７】また、ホーンのない従来と同一の型のＡＥ
センサ本体１′の信号検出面１ａの場合、ルビー球７の
押し付け位置によって、検出感度や高感度周波数に変化
があるが、ほぼ中心位置で最も感度が高い。図４は円錐
台形ホーン４のホーン長Ｌ＝１０ｍｍの場合の周波数特
性を従来型センサ１のデータと比較したものである。な
お、両データとも、ＡＥセンサには同一のものを使用し
ている。
センサ本体１′の信号検出面１ａの場合、ルビー球７の
押し付け位置によって、検出感度や高感度周波数に変化
があるが、ほぼ中心位置で最も感度が高い。図４は円錐
台形ホーン４のホーン長Ｌ＝１０ｍｍの場合の周波数特
性を従来型センサ１のデータと比較したものである。な
お、両データとも、ＡＥセンサには同一のものを使用し
ている。
【００１８】図４から明らかなように、円錐台形ホーン
４を取り付けた本実施例のＡＥセンサαの方が、従来の
ＡＥセンサ本体１′単体よりも格段に測定感度が高い。
ここで、本実施例の円錐台形ホーン４について考察して
みる。円錐台形ホーン４は、振動子たるルビー球７の発
生するある一定周波数信号をＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａ全体に同位相で伝播させる役割を果たしてい
ると考えられる。
４を取り付けた本実施例のＡＥセンサαの方が、従来の
ＡＥセンサ本体１′単体よりも格段に測定感度が高い。
ここで、本実施例の円錐台形ホーン４について考察して
みる。円錐台形ホーン４は、振動子たるルビー球７の発
生するある一定周波数信号をＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａ全体に同位相で伝播させる役割を果たしてい
ると考えられる。
【００１９】これに対し、ルビー球７を直接ＡＥセンサ
本体１′の信号検出面１ａに押し付けた場合は、信号検
出面１ａのほかの離れた位置には、一定周波数の異なる
位相の信号が加わると考えられる。従って、ＡＥセンサ
本体１′の全体としての信号検出感度は、円錐台形ホー
ン４を介した場合に比較して低下するのである。
本体１′の信号検出面１ａに押し付けた場合は、信号検
出面１ａのほかの離れた位置には、一定周波数の異なる
位相の信号が加わると考えられる。従って、ＡＥセンサ
本体１′の全体としての信号検出感度は、円錐台形ホー
ン４を介した場合に比較して低下するのである。
【００２０】以上の実験及び考察の結果から、円錐台形
ホーン４の上端面４ａの外径は、ＡＥ信号検出対象部品
又は領域にあわせて任意の外径に設定することが可能で
ある。また、対象部品又は領域によっては、上端面４ａ
の形状は平面に限定されることなく、球面あるいは針状
の形状であってもよい。
ホーン４の上端面４ａの外径は、ＡＥ信号検出対象部品
又は領域にあわせて任意の外径に設定することが可能で
ある。また、対象部品又は領域によっては、上端面４ａ
の形状は平面に限定されることなく、球面あるいは針状
の形状であってもよい。
【００２１】また、円錐台形ホーン４とＡＥセンサ本体
１′との結合は、上記実験例においては、実験の都合上
油膜を介して設置したが、そのほかに、直接接着剤で固
定する、あるいは、ボルト・ナット形式で固定するなど
の手段を採用してもよいことは、いうまでもない。
１′との結合は、上記実験例においては、実験の都合上
油膜を介して設置したが、そのほかに、直接接着剤で固
定する、あるいは、ボルト・ナット形式で固定するなど
の手段を採用してもよいことは、いうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、微小Ａ
Ｅ信号出力端に合せてホーンの上端を如何ようにも縮径
可能なので、従来困難であった微小部品あるいは特定微
小領域から発生するＡＥ信号を容易に測定することが可
能である等、優れた有用性を発揮する。
Ｅ信号出力端に合せてホーンの上端を如何ようにも縮径
可能なので、従来困難であった微小部品あるいは特定微
小領域から発生するＡＥ信号を容易に測定することが可
能である等、優れた有用性を発揮する。
【図１】（ａ）は本発明の実施例におけるＡＥセンサの
平面図，（ｂ）は同・正面図である。
平面図，（ｂ）は同・正面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例の実験に使用したＡＥ
センサの模式図であり、（ｂ）は実験に使用したＡＥ信
号源の模式図である。
センサの模式図であり、（ｂ）は実験に使用したＡＥ信
号源の模式図である。
【図３】図２に示したＡＥセンサとＡＥ信号源を用いた
実験系の概要である。
実験系の概要である。
【図４】図３に示した実験系を用いた実験の測定結果の
一例である。
一例である。
【図５】ＡＥセンサの内部構造を示す断面図である。
α…ＡＥセンサ β…ＡＥ信号源 １…ＡＥセンサ １′…ＡＥセンサ本体 １ａ…ＡＥ信号検出面 ２…センサ素子 ３…信号線 ４…円錐台形ホーン ４ａ…上端面 ４ｂ…下底面 ５…圧電素子 ６…板バネ ７…ルビー球 ８…杆
Claims (1)
- 【請求項１】アコースティック・エミッション・センサ
の信号検出素子面上に、 上端が先鋭状か丸味を帯びた円錐形又は当該円錐形上端
部を下底面に平行にカットした平坦面とする円錐台形形
状のホーン下底面を取り付け、 当該ホーンの上端をアコースティック・エミッション信
号微小発生領域の信号検出端としたことを特徴とするホ
ーン付アコースティック・エミッション・センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231108A JPH0783887A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ホーン付アコースティック・エミッション・センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231108A JPH0783887A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ホーン付アコースティック・エミッション・センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783887A true JPH0783887A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16918431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5231108A Pending JPH0783887A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | ホーン付アコースティック・エミッション・センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783887A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101696789B1 (ko) * | 2015-10-28 | 2017-01-16 | 한국생산기술연구원 | 워터젯 노즐의 이상상태 판단방법 및 워터젯 노즐의 감시장치 |
| CN107687890A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 中国计量大学 | 具有喇叭结构的矢量传声器 |
| JP2019049418A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 熱サイクル試験装置、熱サイクル試験方法、半導体装置の製造方法、及びプログラム |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5231108A patent/JPH0783887A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101696789B1 (ko) * | 2015-10-28 | 2017-01-16 | 한국생산기술연구원 | 워터젯 노즐의 이상상태 판단방법 및 워터젯 노즐의 감시장치 |
| JP2019049418A (ja) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 熱サイクル試験装置、熱サイクル試験方法、半導体装置の製造方法、及びプログラム |
| CN107687890A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 中国计量大学 | 具有喇叭结构的矢量传声器 |
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