JPS6246223A - 応力画像システムにおける自動位相調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
線検出器の像スポッ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、荷重信号と、この荷重信号により被
検体中に発生する応力信号との間の位相を調整するため
の自動位相調整装置に関する。

（従来の技術） 従来より被検体を赤外線検出器の像スポットで走査して
得られた温度分布データに基づいて表示装否に応力分布
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。■は被検体で、荷振機２で被検体ｌに荷
重を負荷する。この荷重の負荷により、被検体１には応
力が生じ、この応力に起因して熱りｉ性効果により被検
体ｌの表面に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ｌを像スポットで走査する赤外線ス
キャナで、この水工及び垂直走査により被検体ｌ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ュータ６に供給する。７はタイ
ミング回路で、荷振機２の負荷供給とのタイミングを取
ると共に、Ａ／Ｄ変換器５及びコンピュータ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ュ
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
ピュータ処理によっ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
。

尚、制御回路９はコンピュータ６からの駆動調整信号に
よりスキャナ３のレンズとミラーとからなる合焦手段を
移動させてこれを最適合焦位置にもたらすように調整す
るために設けられたものである。

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。そ
のため、従来は同一ラインに対して複数回走査を行って
温度分布データを積算しＳ／Ｎ比を向上させていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来の応力画像システムにおいても、応力
分布をある程度正確にかつＳ／Ｎ比が良い状態で測定す
ることが出来る。

ところで、熱りｉ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
により温度データをサンプリングするタイミングとの間
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ｐ動で
行うことは著しく困難な作業であった。

この発明の目的は、このような位相合わせを目動的に行
うようにした応力画像システムにおける自動位相調整装
置を提供することにある。

（問題点を解決するためのＦ段） この目的達成を図るため、この発明によれば、第１図に
示すように、周期的に荷重が負荷された被検体を赤外線
検出器の像スポットで水工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！口を画像表示するに当り、
この負荷された荷重信号と、この荷重信号により被検体
の温度データのサンプリングとの間の位相を調整するた
めの、応力画像システムにおける自動位相調整装置にお
いて。

荷重信号の−・周期を検出し周期信号を発生する周期信
号発生り段１１と、 該周期信号に基づいて位相データを算出する位相データ
演算手段１９と、 この位相データ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圧縮及び引張信号形成手
段１３と、 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の論理演算
回路１５と、 この水平有効タイミング信号の期間中の温度データを検
出して応力値を求める検出り段１７と、この応力値に応
答しこの応力値が最大となるように前述の位相を調整す
るための位相調整手段１２とを具えることを特徴とする
。

（作用） 次に、第１図の自動位相調整装置の作用につき説明する
。

先ず、首振機２から荷重信号を周期信号発生手段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″−′ｆ（時間′ｊｌ延信号）を発生して種々の
回路を介して圧縮及び引張信号形成り段１３に供給する
。この圧縮及び引張信号形成−Ｌ段１３において、初期
位相として荷重信号に対して例え１ｆ４５°の位相を設
定し、かつ、荷重信号の周期と同一の周期をイＩ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、スキャナ３からの水
シ走査のタイミング信号とを論理演算回路１５に供給し
、そこで例えば論理積を取って水−Ｆ有効タイミング信
号を形成する。この水平有効タイミング信号に基づいて
被検体１を像スポットで走査し温度データをサンプリン
グし、この温度データをコンピュータ６に取り込み、温
度データ一応力分布データ変換手段６ａによって映像信
号に変換しよって表示装置８に一画面の応力画像を表示
する。

次に、第３図に示すように木モ及び垂直カーソルｈ及び
Ｖのクロス点Ｘを応力値の高い部分Ｒにセットする。続
いて、スキャナ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Ｈ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°としであるので、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測定し
た温度データを信号処理系４及びＡ／Ｄ変換器５を経て
コンピュータ６に送り、温度データ一応力分布データ変
換を段６ａで応力信号に変え、その検出手段１７におい
て応力積算を行うと共に、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ュータ６のメ
モリに記憶する。

次に、最初に設定した位相を変えて、同様にして平均応
力値を求めこれをメモリに記憶する。このようにして、
順次に位相を変えて得られた平均応力値をメモリに記憶
した後、これらを位相調整手段１２に呼び出し、そこで
これらの平均応力値の中の最大応力値を決定し、この最
大平均応力値に対応する位相を設定し、この位相情報を
圧縮及び引張信号形成手段１３に送り、この設定された
位相で像スポットを走査する。

このように、この発明によれば、最初は任意の位相に設
定して応力値を求め、続いて、位相を変えてその時の応
力値を求めるというように、順次に位相を変えながら、
この位相に対応した応力値を求め、これら応力値のうち
最大応力値となるような位相を自動的に設定することが
出来る。

従って、荷重信号と、応力信号との間に位相のずれがあ
っても、常に最適な状態で、温度データをコンピュータ
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。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき１説明
する。

第４図はこの発明の自動位相調整装置の主要部分を示す
ブロック図、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、この荷重信壮の振幅の零レベル
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からの出力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（Ｉ］）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１１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５８及び６１と、−周期カウン
タ６３と、ラッチ回路６５とを以って構成する。

一方、６７は任意好適な周波数でクロックパルスを発生
するクロックパルス発生器であり、−周期カウンタ６３
のクロック入力に供給する。カウンタ６３の信号入力に
は、立ちＥＩｌ微分回路５５からの微分信号を二つのモ
ノマルチバイブレータ５９及び６１を経て供給する。従
って、この最初の微分信号によりクロックの計数を開始
し、次の微分信号によりその計数を停止トする。この計
数値をラッチ回路６５に記憶し、一方、ラッチパルスと
してモノマルチバイブレータ５９からの出力をこのラッ
チ回路６５に供給する。ラッチ回路６５かもほこの計数
値を一周期時間を表わす一周期データＴｓとして入出カ
ポ−トロ９を経てコンピュータ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１位相データ演算手段１９を用い
この一周期データＴｓから位相データＴｏ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は予め−・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、Ｔｏ＝ＴｓＸＮ／ＮＳから計算して得る
ことが出来る。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
に応して設定することも出来る。

この位相データＴＯを入出カポ−ドア３を経て圧縮及び
引張信号形成手段１３の圧縮カウンタ７５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ＴＯ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、クロックパルス発生器６７からのクロックを
減算計数する（第５図（Ｆ））。この計数値が零或いは
零以下となった時、このカウンタ７５からアンダーホロ
ー信号が生じるので、これをフリンブフロップ（以下、
　ＦＦと称する〕７９に送り、このＦＦ７９をセットし
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１位相データＴθを引張カウンタ７７にロード
し、クロックの減算を行い、計数値が零又は零以下とな
った時アンダーホロー信号が発生しく第５図（Ｇ））、
この信号によりＦＦ７９をリセットし、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にはスキャナ３か
ら水平走査タイミング信号ＨＢＬ（第５図（■））を供
給し、例えば、両信号の論理積を取って圧縮期間の水上
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ＨＢＬ）　　
（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ＨＢＬ）を検出手段１７に送り、このような水上走査
のタイミングで被検体ｌの温度データを測定する（第１
図）。

次に、圧縮及び引張期間中にこの水上有効タイミング信
号で被検体を複数回走査して、カーソルクロス点Ｘはも
とよりその周辺の温度データを従来と同様にしてコンピ
ュータ６に取り込み、コンピュータ６の応力値検出手段
１７において、各点についての複数回の走査により得ら
れた圧縮側及び引張側の温度データを積算し及び圧縮側
及び引張側温度データの引算を行って応力値を検出する
。

この場合、Ｓ／Ｎ比を向上させるため、カーソルクロス
点Ｘ及びその周辺の各点の応力値の平均応力値を求める
のが良い。

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て、前
述したと同様にして、各位相データにつき平均応力値を
求める。この位相調整手段１２ではこれら平均応力値の
うち最大平均応力値となった時の前述のＮすなわち位相
データを求め、この位相データを被検体１の温度データ
読取の際の荷重信号及び応力信号との間の位相として設
定する。

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１１．１３．１５はここに
述べたような構成以外の構成であっても良く、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
演算手段１９、検出り段１７及び位相調整手段１２をコ
ンピュータ６のＣＰＵに機能させたが、別の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。

尚、上述した論理演算回路１５、検出ｆ段１７１位相調
整手段１２及び位相データ＠算手段１９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
調整装置によれば、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っても、自動的に位相
をずらし異なる各位相においてそれぞれの応力値（好ま
しくは平均応力値）を求め、これら応力値のうち最大応
力値を与えた当該位相を被検体の温度データを検出する
遅延時間として位相調整手段に与え、よって温度測定の
タイミングを取るようになしているので、従来よりも位
相調整が簡単かつ容易となり、しかも、精度良く応力分
布の測定が可能となる。

【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
調整装置を説明するためのブロック図、第２図は従来の
応力画像システムの説明に供するプロ、り図、 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ック図、 第５図はこの発明の説明に供する信号波形図である。 ｌ・・・被検体、　　　　　２・・・荷振機３・・・ス
キャナ、　　　　　４・・・信号処理系５・・・Ａ／Ｄ
変換器、　　　　６・・・コンピュータ６ａ・・・温度
データ一応力分布データ変換手段７・・・タイミング回
路、８・・・表示装置９・・・制御回路、　　　１１・
・・周期信号発生手段１２・・・位相調整手段 １３・・・圧縮及び引張信号形成４段 １５・・・論理演算回路、　１７・・・検出手段１８・
・・位相データ演算手段 ５１・・・増幅器、　　　　５３・・・コンパレータ５
５・・・立ち上り微分回路 ５７・・・立ち下り微分回路 ５９．８１・・・モノマルチバイブレータ６３・・・−
周期カウンタ、　６５・・・ラッチ回路６７・・・クロ
ック発生器、　６９，７３．８３・・・入力ボート７１
・・・中央処理装置（ｃｐｕ） ７５・・・圧縮カウンタ、　　　７７・・・引張カウン
タ７９・・・フリップフロップ。 特許出願人　　　　　日本電子株式会社・・　　″′　
　　　短　　　ゼ 伸　＋Ｐ１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期的に荷重が負荷された被検体を赤外線検出器
   の像スポッ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に当り、該負荷さ
   れた荷重信号と、この荷重信号により前記被検体の温度
   データのサンプリングとの間の位相を調整するための、
   応力画像システムにおける自動位相調整装置において、 前記荷重信号の一周期を検出し周期信号を発生する周期
   信号発生手段と、 該周期信号に基づいて位相データを算出する位相データ
   演算手段と、 該位相データに基づいて該荷重信号に対し任意の位相を
   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
   号をそれぞれ形成する圧縮及び引張信号形成手段と、 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
   号とから水平有効タイミング信号を形成するための論理
   演算回路と、 該水平有効タイミング信号の期間中の前記温度データを
   検出して応力値を求める検出手段と、該応力値に応答し
   該応力値が最大となるように前記位相を調整するための
   位相調整手段と 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
   動位相調整装置。
2. （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装置において、前記応力値は指定し
   た測定点について複数回走査の温度データの積算に基づ
   いて得ることを特徴とする応力画像システムにおける自
   動位相調整装置。
3. （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装置において、前記応力値は指定し
   た測定点及びその周辺における点での各応力値の平均し
   た平均応力値とした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装置。