JPS5822701B2 - アコ−ステイツクエミツシヨン弁別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ハアコースティック・エミッション（以下ＡＥと
略記）弁別装置に係わり、特に信号と異なる周波数特性
をもつ雑音の効果的な除去をはかつてなる弁別装置に関
する。

ＡＥ計測法は、材料や構造物自体が発生する弾性波を受
信して、それら被試験体の強度評価や欠陥の検査などを
行う手法である。

本計測に当って、従来からの懸案事項として、計測中に
発生する雑音をいかにして信号と弁別するかという問題
がある。

この雑音除去対策の一つに、周波数フィルタによる方法
が従来から用いられているが、余り効果がない。

従来方式について第１図により説明する。

同図は引張疲労試験において、き裂の進展をＡＥ計測に
よって監視する場合の例を示し、試験片１がピン２，３
を介して治具４，５に設置されているものとする。

治具４は固定され、治具５に繰返し引張荷重が加えられ
る。

前記試験片１にはＡＥ倍信号検出するためのセンサ６が
設置されており、その出力電圧はプリアンプ７によって
増幅並びにインピーダンス変換されたのちフィルタ８を
通し、さらにメインアンプ９で増幅し、信号処理回路１
０で信号処理を施して記録計１１に出力される３前記フ
イルタ８は、いわゆる雑音除去のための周波数フィルタ
リング機能を有する。

また、前記信号処理回路はＡＥ実効値変換回路、ＡＥイ
ベント化回路、ＡＥＩＪングダウン計数回路などの機能
を有する。

このような引張疲労試験の場合、試験片１のノツチ部１
ｃから、き裂進展に伴って第２図ａに示すように突発型
ＡＥ倍信号８が発生する。

また、その時ピン２，３の取付は部あるいは治具４，５
の取付は部から、第２図ａに示すようなＡＥ倍信号ｓと
は異ったタイミングで機械的雑音ｅｎが発生することが
多々ある。

これらのＡＥ倍信号雑音は試験片や試験機の形状、材質
、大きさ等の諸因子によって、振幅も周波数特性もまち
まちであるが、信号と雑音の特性が異なることも多く、
それを利用して雑音弁別が行われる。

第３図はいわゆるＡＥ倍信号雑音の周波数分析。

結果例を示し、このようにＡＥ倍信号８に比らべて雑音
ｅｎの周波数領域が低い場合（周波数ｆｃを基準とする
）には、前記フィルタ８を第３図に示すような特性（Ｈ
，Ｐ、Ｆ）のバイパスフィルタを用いることによって、
ある程度雑音を減衰さ。

せることかできる。

しかし、実際の場合、第３図にも示したように、ＡＥ倍
信号８と雑音ｅｎの周波数領域が完全に分離されること
はなく、むしろ相互に重なり合っているのが普通である
。

従って、振幅の大きな雑音が入ってきた場合には、第２
図。

ｂに示すように沢液抜の出力もＡＥ倍信号識別できるま
でには至らない。

また、雑音の中にＡＥ倍信号同じ周波数成分が混入して
いる限り、何段フィルタをかけてもその周波数成分は残
ってしまう。

本発明の目的は上述のような従来技術の欠点を、無くし
、効果的なＡＥ弁別をはかつてなるアコースティックエ
ミッション弁別装置を提供するにある。

すなわち、本発明はＡＥ計測において妨害となる雑音の
除去効果をあげるために、ＡＥ倍信号周・波数帯域を通
過させる周波数フィルタを設け、その出力信号とフィル
タをかける前の出力の比をとり、その比例係数をｆ液抜
の信号に乗する演算機能をもたせたものである。

第４図は本発明の一実施例を示し、プリアンプＩの出力
を分子系と分母系の二基に分け、分子系はＡＥ倍信号主
周波数帯域を通過帯域とする信号用フィルタ８ａ１分子
系メインアンプ９ａ１整流、平滑を行う分子系検波回路
１２ａからなり、その出力電圧Ｅａは乗除算回路１３０
入力端子ａに印加する。

他方、分母系は分母系メインアンプ９ｂ、整流、平滑を
行う分母系検波回路１２ｂからなり、その出力電圧Ｅｂ
は前記乗除算回路１３０入力端子すに印加する。

また、前記分子系メインアンプ９ａの出力電圧ｅａも乗
除算回路１３０入力端子Ｃに印加する。

前記乗除算回路１３は次式のような演算ができるアナロ
グ演算回路である。

次に、本方式による雑音除去効果について述べる。

いま、雑音電圧ｅｎの信号用フィルタ８ａによる減衰率
をＫｎとすると、沢液抜の雑音電圧ｅｎｆは、 ｅｎｆ＝Ｋｎ＠ｅｎ ・・・・・・・・・・・
・（２）であり、ｅｎ及びｅｎｆの検波出力をそれぞれ
Ｅｎ、Ｅｎｆとし、（１）式を用いると、出力電圧ｅｎ
ｏは、となる。

またＥｎ（ｔ）σｅ ｎ（ｔ）、 Ｅｎｆ（ｔ）ｆｆ
ｅ、ｆ（ｔ）であるから（３）式は次式で表わされる。

これに対し、従来方式の場合のｅｎｏは ｅｎｏ＝ｅｎｆ−Ｋｎ６ｅｎ°曲曲（５）であるから、
（４）式と（５）式を比較すると、本発明の方が雑音除
去効果はＫｎ倍良いことになる。

このことを実際的な数値を用いて比較してみると、実効
値でｅ８二１ｖ、ｅｎ−２Ｖ、Ｋｎ＝０．３、また信号
用フィルタ８ａのＡＥ倍信号対する減衰率をＫｓとし、
Ｋ ｓ ＝ ０．９とすると、従来方式の場合、信号用
フィルタ８が信号用フィルタ８ａと同一特性を持つもの
とするとｅ ＝＝ＫｓＸｅ ＝０．９Ｖ −
（６）ＳＯＳ ｅ ＝ Ｋ ｎ ｘ ｅ ＝ ０．６ Ｖ
−＝・（７）ｎＯｎ こ５に、ｅ８ｏはＡＥ倍信号沢液抜出力電圧、ｅｎｏは
雑音の沢液抜出力電圧であり、ｅ８ｏとｅｎ。

は殆んど同レベルとなり、弁別は不可能である。

次に、本発明の場合 となり、従来方式のＳ／Ｎが１．５に対し、本発明のそ
れは４．５となり、弁別は十分可能となり雑音除去効果
は大きなものとなる。

なお、本方式の場合、Ｅｂ）Ｅａ）０なる条件がみたさ
れるため、乗除算回路１３に応答特性の速いものを用い
れば、ｅａは殆んど忠実な波形を維持することができる
。

第５図は本発明の他の実施例を示す。

前記分母系メインアンプの前に、雑音の周波数帯域につ
いて通過させるための雑音用フィルタ８ｂを設けたこと
を特徴とするもので、このようにするとさらに雑音除去
効果を高めることができる。

さらに、他の実施例としては、前記乗除算回路１３の分
母子のべき数を増すことによって、雑音除去効果を高め
ることができる。

すなわち、（１）式より次式のようにすればよい。

こ＼に、ｎ＝１ 、２ 、３−・・、 ｍ＝１ 、２
、３・・・。

尚、各実施例に於いて、乗除算回路は信号弁別の役割を
持っていないが、乗除算回路に弁別比較手段を設けても
よい。

また、この乗除算回路とは別に弁別比較手段を設け、こ
の手段に乗除算回烙出力を入力することによっても達成
できる。

いずれにしろ、弁別比較手段は、次々と入力してくる信
号を基準レベルと比較してもよ（、或いは次々と入力し
てくる信号相互間の大小比較を行うことによっても達成
できる。

以上のように、本発明によれば、従来方式に比らベデー
タの信頼性がきわめて高くなるため、ＡＥ計測技術を製
品の検査や機器の異常診断に用いる場合、その効果は大
きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＥ計測における従来例図、第２図は周波数フ
ィルタの涙液前後におけるＡＥ倍信号雑音波形の発生例
を示す図、第３図はＡＥ倍信号びに雑音の周波数分析結
果例を示す図、第４図は本発明の実施例図、第５図は他
の実施例図をそれぞれ示す。 ６・・・センサ、８ａ・・・信号用フィルタ、１３・・
・乗除算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アコースティックエミッション信号を検出するセン
   サと、該センサ出力を増巾しフィルタリングするフィル
   タ手段と、該手段より得られた信号を増巾し検波する第
   １の手段と、上記センサ出力を増巾し検波する第２の手
   段と、上記第１、第２の手段より得られる出力ａ、ｂと
   、上記フィルタ手段より得られる出力Ｃとを入力とし、
   ａ−ｃ／ｂの演算を行う演算手段と、該演算手段の出力
   をもとに正規のアコースティックエミッションと雑音と
   を弁別してなる手段とより成るアコースティックエミッ
   ション弁別装置。 ２ 上記第２の手段とセンサとの間に雑音の周波数帯域
   を通過させるための雑音用フィルタ手段を設け、該フィ
   ルタ手段の出力を上記第２の手段の入力とせしめた特許
   請求の範囲第１項記載のアコースティックエミッション
   弁別装置。 ３ 上記第１、第２の手段はその出力がそれぞれの入力
   に対してべき乗となるように設定されてなる特許請求の
   範囲第１項記載のアコースティックエミッション弁別装
   置。 ４ 上記演算手段の出力から正規のアコースティックエ
   ミッションと雑音とを弁別するに際して次次に演算手段
   から出力されてくる出力相互の大小関係を比較して弁別
   を行わせるようにした特許請求の範囲第１項記載のアコ
   ースティックエミッション弁別装置。 ５ 上記演算手段の出力から正規のアコースティックエ
   ミッションと雑音とを弁別するに際して上記演算手段か
   らの出力とあらかじめ定められた基準レベルとの比較を
   行い、その大小関係から弁別を行わせるようにした特許
   請求の範囲第１項記載のアコースティックエミッション
   弁別装置。