JPS5822702B2 - アコ−ステイツクエミツシヨン検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアコースティック・エミッション（以下ＡＥと
略記）検出装置に係わり、信号と異なる周波数特性を有
する雑音を除去するに好適な検出装置に関する。

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
に発生する雑音を如何にして信号と弁別するかという問
題がある。

この雑音除去方法としては、信号と雑音の特性差を利用
して識別する方法がとられている。

例えば周波数特性に有意差がある場合には、周波数フィ
ルタによる弁別手段が従来から用いられている。

この周波数フィルタによる従来方式について、第１図に
より説明する。

同図は引張疲労試験において、き裂の進展なＡＥ計測に
よって監視する場合を示し、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Ｔによって
増幅並びにインピーダンス変換したのちフィルタ８を通
し、さらにメインアンプ９で増幅し、信号処理回路１０
で信号処理を施して記録計１１に出力される。

前記フィルタ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、ＡＥリ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や周波数特性などまち
まちであるが、信号と雑音の特性に特徴差があることも
多く、それを利用して信号識別が行われる１第３図はい
わゆるＡＥ倍信号雑音の周波数特性例を示す。

同図に示すように、ＡＥ倍信号８に比らべて雑音ｅｎの
周波数成分が低い方にある場合には、遮断周波数ｆｃな
る・・イパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いることによって
、ある程度雑音を減衰させることができるが、ｅ８とｅ
ｎが重畳している周波数領域がある限り完全に分離する
ことは不可能である。

本発明の目的は、上述のような従来技術の欠点を無くし
、効果的に正規のＡＥ倍信号みを検出してなるアコース
ティックエミッション検出装置を提供するにある。

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、その涙液出力信号と非沢波信号の出
力比を演算し、その比例係数の大小によってアナログゲ
ート回路を制御し、信号と雑音の識別を行う方法に関す
る。

第４図は本発明の一実施例を示し、プリアンプ７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８ａ、分子
系メインアンプ９ａ、分子系検波回路１２ａからなり、
分母系は分母系メインアンプ９ｂ、分母系検波回路１２
ｂからなる。

分子系検波回路の出力電圧Ｅａ、分母系検波回路の出力
電圧Ｅｂを除算回路１３に入れ、その出力電圧（比例係
数〕の大小により信号か雑音をかを判別する比較回路１
４を通す（これについては出願人より先願有り）。

一方、分子系検波出力をイベント化回路１５に入れ、そ
の出力と前記比較回路１４の出力を制御信号発生回路１
６に入れ制御信号パルスを作る。

さらに、分子系メインアンプ９ａの出力電圧は遅延回路
１７を通したのちアナログゲート回路１８の入力信号と
して与え、前記制御信号発生回路１６の出力パルスを前
記アナログゲート回路の制御信号として与える。

第５図は本発明の詳細な説明するためのタイムチャート
を示す。

次回より分かるように、信号の場合には除算回路出力Ｅ
ａ ／ Ｅ ｂが比較電圧Ｅｒより太きいため制御信
号（Ａ７）が発生し、アナログゲート回路出力（Ａ８）
には信号電圧が出力される。

一方、゛雑音の場合には除算回路の出力（屋５）が比較
電圧Ｅｒより低いため制御信号（Ａ７）は発生せずアナ
ログゲート回路（羨８）には出力されない。

このように、本発明によれば信号と雑音を完全に分離す
ることができる。

次に、分子系検波回路１２ａとイベント化回路１５、及
び制御毎号発生回路１６についてのより具体的な実施例
を第６図に示す。

分子系検波回路１２ａは、半波又は全波整流回路１２０
、時定数回路１２１とより成る。

この回路１２ａでは、分子系メインアンプを通して得ら
れる信号のエンベロープ信号を得ている。

時定数回路１２１はエンベロープ信号を検出するための
高周波成分除去用のローパスフィルタの役割を持つ。

イベント化回路１５は検波回路１２ａから得られたエン
ベロープ信号を入力とする比較回路１５０、アンドゲー
ト１５１、リドリカプルモノマルチバイブレータ（ＭＭ
）１５２とより成る。

比較回路１５０では、エンベロープ信号と基準信号ｖＲ
とを比較し、基準信号ｖＲよりも大きいレベルの信号を
波形整形して出力している。

この基準信号ＶＲは、エンベロープ信号の低レベルの信
号をカットするために設定されている。

比較回路１５０の出力はアンドゲート１５１の一方の入
力に印加されている。

アンドゲート１５１の他方の入力にバクロツク信号ＣＬ
が入力している。

従って、アンドゲート１５１からは、比較回路１５０の
出力が存在する時のみのクロック信号ＣＬが出力するこ
とになる。

この出力はＭＭ１５２に入力する。このＩＶＩＭの時定
数（発振パルス巾）は上記クロック信号ＣＬのパルス巾
Ｔ。

よりも大きく設定している（Ｔｏ十ΔＴ）。

この理由は、比較回路１５０の出力は断続する場合があ
り、その断続時間が小さい場合には信号が信号識別周期
にあり、大きい場合には次の信号識別周期に入っている
と認定するためである。

その断続時間がＴ十ΔＴである。これによって、比較出
力が発生し次に一時的になくなり、続いて再び比較出力
がきた際に、上記一時的に比較出力の発生がない状態の
時には、その時間がＴ＋ΔＴよりも小さければ、１周期
の比較出力が未だ続くものとして、ＭＭＩ ５２は出力
を発生し続ける。

しかし、Ｔ＋ΔＴよりも大きい時間にはＭＭ１５２の出
力はなくなり、比較周期は終了したものと認定される。

いずれにしろ、正しい比較周期の出力がＭＭより得られ
ることになる。

尚、Ｔ十ΔＴを設定する真の原因は、信号周期が必ずし
も一定でないためであり、信号周期が一定値である時に
は、上記の如き方法は不用となる。

次に、制御信号発生回路１６はアンドゲート１６０、微
分回路１６１、時間差検出回路１６２゜フリップフロッ
プ（ＦＦ）１６３より成る。

アンドゲート１６０には、比較回路１４の出力とイベン
ト回路１５の出力が入力している。

比較回路１４の出力は一般にイベント化回路１５の出力
に比して若干の時間遅れを持っている。

ゲート１６０は両信号が存在する時、ｔｔ ｌ ｐｐ比
出力発生する。

この出力はフリップフロップ１６３をその立上りでトリ
ガし、セットする。

従って、ＦＦ１６３はゲート出力の発生と同時に、ａｔ
ｌ ｎ出力を発生し、アナログゲート回路１８のスイ
ッチをオンする。

次に、ＦＦ１６３のリセットの仕方を述べよう。

時間差検出回路１６２では、イベント出力と比較回路１
４の出力とを入力とし、両者の立上がり時間差の検出を
行っている。

上述したように、イベント出力が先に発生し、若干の遅
延時間を持って比較出力が発生する。

この発生時間差の検出を行っている。

更に、この検出した時間差は記憶され。ており、微分回
路１６２の出力をスタートとし、上記時間差経過後トリ
ガーパルスを発生するように検出回路１６２は構成され
ている。

従って、カウンタが主たる構成要素となる。

さて、微分回路１６１はゲート出力が存在する時のみ、
イベントＪ北回路１５の出力の立下りの微分を行ってい
る。

出力の立下りとはイベント出力が終了する時であり、従
って、検出回路１６２ではイベント出力の終了後、時間
差に相当する時間後、ＦＦ１６３をリセットすることに
なり、立上りの時間差なホロ。

−することができる。

ＦＦ１６３の出力によってスイッチがオンし、そのオン
の区間の遅延回路１７の出力が通過する。

この通過する信号は前述した如く正規の信号であり、雑
音信号はカットされる。

尚、遅延回路１７の遅れ時間は回路伝送上の遅れと上記
時間差に相当する時間との総和であり、従って、時間差
検出回路１６２によって遅延時間が制御可能になってい
る。

尚、時間差が無視できる場合もあり、その際には時間差
検出回路は不用であり、イベント出力の立下りのみによ
ってＦＦ１６３をリセットするようにすればよい。

他の実施例として、第４図の分母系メインアンプの前に
雑音の周波数帯域を通過帯域とする雑音用フィルタを設
けると、さらに大きな効果が得られる。

また、前記第４図の除算回路において、前記分子系検波
回路の出力電圧並びに前記分母系検波回路の出力電圧を
それぞれ累乗すると、さらに大きな比較効果が得られる
。

以上のように、本発明によれば、従来方式に比らべ得ら
れるデータの信頼性がきわめて高くなるため、ＡＥ計測
法により製品の検査や機器の異常診断監視を行う場合、
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 ａ ｓｂ図
は１波処理前後の波形側図、第３図はＡＥ倍信号びに雑
音の周波数特性側図、第４図は本発明の実施例図、第５
図は第４図の動作を説明するための説明図、第６図は本
発明のより具体的な実施例図である。 ６・・・センサ、７・・・プリアンプ、１２ａ・・・分
子系検波回路、１２ｂ・・・分母系検波回路、１５・・
・イベント化回路、１６・・・制御信号発生回路、１８
・・・アナログゲート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 時系列なアコースティックエミッションを電気信号
   として検出するセンサと、該センサ出力を増巾して分子
   系と分母系とにそれぞれ出力する手段と、上記センサ出
   力を入力とし信号の周波数帯域に相当する信号のみを通
   過させる分子系の帯域フィルタと、該分子系の帯域フィ
   ルタを通して得られる出力を検波する分子系の検波手段
   と、上記センサ出力を検波する分母系の検波手段と、上
   記分子系の検波手段の検波出力と分母系の検波手段の検
   波出力とを入力として除算し、その大小関係により信号
   と雑音とを識別する判別手段と上記分子系の検波手段の
   検波出力を入力としイベント化するイベント化回路と、
   該イベント化回路出力と上記判別手段の出力とを入力と
   し、上記判別手段の出力が存在する時間帯を含むイベン
   ト出力がある時のみ、上記センサ出力を増巾して得られ
   る信号を通すゲートをオンして出力し、該出力した信号
   を正規のアコースティックエミッション信号として取り
   出して検出してなる検出手段と、を備えたアコースティ
   ックエミッション検出装置。