WO2018198665A1 - 検出システムおよび検出方法 - Google Patents

検出システムおよび検出方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018198665A1
WO2018198665A1 PCT/JP2018/013498 JP2018013498W WO2018198665A1 WO 2018198665 A1 WO2018198665 A1 WO 2018198665A1 JP 2018013498 W JP2018013498 W JP 2018013498W WO 2018198665 A1 WO2018198665 A1 WO 2018198665A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibration
inspection object
unit
vibration unit
inspection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/013498
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴彦 入江
繁典 稲本
健太 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsumi Electric Co Ltd
Original Assignee
Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsumi Electric Co Ltd filed Critical Mitsumi Electric Co Ltd
Priority to JP2019515177A priority Critical patent/JP7177355B2/ja
Priority to US16/609,195 priority patent/US11249052B2/en
Priority to EP18791366.0A priority patent/EP3617699B1/en
Priority to CN201880028182.XA priority patent/CN110573874B/zh
Publication of WO2018198665A1 publication Critical patent/WO2018198665A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US17/646,643 priority patent/US12247951B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H13/00—Measuring resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0025—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0033—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining damage, crack or wear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0075—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0091—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4427—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with stored values, e.g. threshold values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
    • G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/101—Number of transducers one transducer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver

Definitions

  • the present invention generally relates to a detection system and a detection method, and more specifically, the inspection object is vibrated by applying vibration to the inspection object, and the state change of the inspection object is detected by analyzing the vibration of the inspection object.
  • the present invention relates to a detection system and a detection method.
  • the inspection target in order to detect a change in the state of an inspection target such as a pillar of a building or a concrete structure, the inspection target is vibrated, and the vibration of the inspection target is detected and analyzed.
  • the resonance (inherent) frequency of the vibration of the inspection target changes, and therefore the state change of the inspection target can be detected by analyzing the vibration of the inspection target.
  • Patent Document 1 detects a vibration of an inspection target generated by an impact applied by the vibrator and an exciter having an impulse hammer formed of a hard material for applying an impact to the inspection target.
  • a frequency measurement device including the sensor is disclosed.
  • the state of the inspection object changes due to deterioration over time or failure, the mass or spring constant of the inspection object changes, so the resonance frequency of the vibration of the inspection object changes.
  • the frequency measurement device disclosed in Patent Document 1 it is possible to detect a change in the resonance frequency of the vibration to be inspected, and as a result, it is possible to detect a change in the state of the inspection object.
  • Patent Document 1 when an inspection object is vibrated using a vibrator having an impulse hammer, it is necessary to form the vibrator with a material that is resistant to impact. Such materials are generally heavy. Furthermore, since it is necessary to apply a large impact to the inspection object in order to sufficiently vibrate the inspection object, it is necessary to make the impulse hammer itself heavy and large. For this reason, there is a problem that the apparatus is increased in weight and size.
  • Patent Document 2 has an impulse hammer formed of a hard material or a piezoelectric element such as a piezo element, and an impact applied by the impulse hammer, Discloses an abnormality detection system including a sensor for detecting vibration of an inspection target generated by vibration of a piezoelectric element.
  • an impulse hammer formed of a hard material or a piezoelectric element such as a piezo element, and an impact applied by the impulse hammer
  • an abnormality detection system including a sensor for detecting vibration of an inspection target generated by vibration of a piezoelectric element.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to detect a change in the state of an inspection object by detecting and analyzing the vibration of the inspection object generated by applying vibration to the inspection object. It is to realize simplification, downsizing, and power saving of a simple detection system.
  • a detection system for detecting a change in state of an inspection object A vibration unit attached to the inspection object and for applying vibration to the inspection object, a drive circuit for supplying an electric signal for driving the vibration unit to the vibration unit, and the vibration unit
  • a sensor for detecting the vibration of the inspection object generated by the vibration and a sensing device comprising: A detection processing device for receiving vibration information about the vibration of the inspection object detected by the sensor from the sensing device, and detecting the state change of the inspection object based on the vibration information;
  • the vibration unit of the sensing device includes a coil through which the electric signal supplied from the drive circuit flows, a spring provided so as to be able to vibrate, and a magnet that is attached to the spring and is spaced apart from the coil.
  • a detection system comprising:
  • the detection processing device calculates a resonance frequency of the vibration of the inspection object from the vibration information, and detects the state change of the inspection object based on a change amount of the resonance frequency.
  • the detection processing device includes a storage unit for storing the resonance frequency of the vibration to be inspected.
  • the detection processing device compares the calculated resonance frequency of the vibration of the inspection target with the resonance frequency of the vibration of the inspection target stored in advance in the storage unit.
  • the detection system according to (2) wherein the change amount of the frequency is calculated, and the state change of the inspection target is detected when the change amount of the resonance frequency is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the detection system includes a plurality of the sensing devices, The detection system according to any one of (1) to (5), wherein the detection processing device receives the vibration information related to the vibration of the inspection target from each of the plurality of sensing devices.
  • a detection method for detecting a change in state of an inspection object Supplying a vibration signal to the inspection object by supplying an electric signal from the drive circuit to the vibration unit attached to the inspection object, and driving the vibration unit; Detecting a vibration of the inspection object generated by the vibration applied from the vibration unit using a sensor; Using a processor to detect the state change of the inspection object based on the vibration of the inspection object detected by the sensor,
  • the vibration unit includes a coil through which the electric signal supplied from the drive circuit flows, a spring provided so as to be able to vibrate, and a magnet that is attached to the spring and is spaced apart from the coil.
  • the detection system and the detection method of the present invention are, as a vibrator for vibrating an object to be inspected, a coil through which an electric signal supplied from a drive circuit flows, a spring provided so as to be able to vibrate, and a coil attached to the spring.
  • a VCM (Voice Coil Motor) type vibration unit including a magnet disposed apart from each other. Therefore, unlike the prior art using an impulse hammer, the vibration unit (vibrator) does not need to be made of a material resistant to impact. Furthermore, since the VCM type vibration unit can generate a large vibration with a relatively low input voltage, it is not necessary to apply a high input voltage to the vibration unit as in the prior art using a piezoelectric element. Therefore, according to the present invention, simplification, downsizing, and power saving of the detection system can be realized.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the vibration unit shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration unit shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibration unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the vibration to be inspected that occurs when any of the impulse signal, the swept signal, and the random signal is supplied to the vibration unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the vibration to be inspected that occurs when any one of the impulse signal, the swept signal, and the random signal is supplied to the vibration unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the vibration unit shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration unit shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibration unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a change in the characteristic of vibration of the inspection target that occurs due to a change in the mass of the inspection target illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a detection system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the detection method of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a detection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the vibration unit shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration unit shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibration unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the vibration to be inspected that occurs when any of the impulse signal, the swept signal, and the random signal is supplied to the vibration unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the vibration to be inspected that occurs when any one of the impulse signal, the swept signal, and the random signal is supplied to the vibration unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a change in the characteristic of vibration of the inspection target that occurs due to a change in the mass of the inspection target illustrated in FIG. 1.
  • the detection system 1 shown in FIG. 1 applies vibration to the inspection object 100, detects the vibration of the inspection object 100 generated by the vibration, and vibration related to the vibration of the inspection object 100 received from the sensing device 10. And a detection processing device 20 for detecting a change in the state of the inspection object 100 based on the information.
  • the sensing device 10 has a function of applying vibration to the inspection object 100 and detecting vibration of the inspection object 100 generated by the vibration.
  • the sensing device 10 is attached to the inspection target 100, a vibration unit 11 for applying vibration to the inspection target 100, a drive circuit 12 for supplying an electric signal for driving the vibration unit 11 to the vibration unit 11, A sensor 13 for detecting the vibration of the inspection object 100 generated by the vibration applied from the vibration unit 11 and a communication unit 14 for communicating with the detection processing device 20 are provided.
  • the vibration unit 11 is attached to the inspection object 100, vibrates in accordance with an electric signal supplied from the drive circuit 12, and is used to apply vibration to the inspection object 100.
  • the vibration unit 11 is a small-sized (for example, 30 mm height ⁇ 30 mm height ⁇ 30 mm width) VCM (Voice Coil Motor) type vibration unit, and constitutes one resonance system. .
  • the vibration unit 11 includes a case 111 that can be attached to the inspection object 100, a coil 112 that is fixedly provided on the bottom surface of the case 111 and through which an electric signal supplied from the drive circuit 12 flows, and the case 111.
  • a spring 113 provided so as to be able to vibrate, and a magnet assembly 114 attached to the spring 113 and spaced apart from the coil 112 are provided.
  • the case 111 is a cylindrical member, and has a function of fixing the vibration unit 11 to the vibration body and storing each component of the vibration unit 11.
  • the case 111 includes a cover 111a, a base 111b, and a cylindrical portion 111c positioned between the cover 111a and the base 111b.
  • Three extending portions extending in the radial direction of the base 111b are formed on the outer peripheral surface of the base 111b, and a through hole 111d is formed on the tip side of each of the three extending portions.
  • a screw (not shown) is passed through the through hole 111d of the base 111b and screwed into a screw hole formed in the inspection object 100.
  • the base 111b is fixed to the inspection object 100, and the vibration unit 11 can be attached (fixed) to the inspection object 100.
  • the vibration unit 11 By attaching the vibration unit 11 to the inspection object 100, the vibration of the vibration unit 11 can be transmitted to the inspection object 100 and the inspection object 100 can be vibrated.
  • the coil 112 has a cylindrical shape and is fixedly provided on the base 111b. Both end portions (electric signal supply ends) of the coil 112 are connected to the drive circuit 12, and the electric signal supplied from the drive circuit 12 flows in the coil 112. As shown in FIG. 4, the coil 112 is located inside the central opening of the spring 113 in a state where the vibration unit 11 is assembled.
  • the spring 113 has a function of holding the magnet assembly 114 so as to be able to vibrate with respect to the coil 112.
  • the magnet 114 is attached to the spring 113, and when an electric signal supplied from the drive circuit 12 flows through the coil 112, a driving force for moving the magnet 114 attached to the spring 113 in the vertical direction in FIG. appear.
  • the magnet assembly 114 can vibrate with respect to the coil 112.
  • the spring 113 is not particularly limited as long as it can hold the magnet assembly 114 so as to be able to vibrate with respect to the coil 112.
  • a plate spring, a coil spring, a magnetic spring, or the like can be used as the spring 113.
  • the spring 113 will be described as a leaf spring as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the spring 113 has a ring shape having a central opening, the outer periphery thereof is held between the base 111b and the cylindrical portion 111c, and the central portion of the spring 113 including the central opening is located with respect to the case 111. Thus, it can vibrate in the vertical direction of FIG.
  • the magnet assembly 114 is attached on the central portion of the spring 113 and can vibrate with respect to the coil 112.
  • the magnet assembly 114 includes a magnet holding portion 114a having a cylindrical shape that opens toward the lower side of FIG. 4, a magnet 114b fixed to the lower center surface of the magnet holding portion 114a, and a magnet 114b. And a yoke 114c attached to the lower surface of the head.
  • the magnet 114 b and the yoke 114 c are disposed in the central cavity portion of the coil 112 so as to be separated from the coil 112.
  • a driving force for moving the magnet assembly 114 (magnet 114b) in the vertical direction in FIG. 4 is generated. Since the magnet assembly 114 is mounted on a spring 113 provided so as to be able to vibrate, the magnet assembly 114 vibrates in the vertical direction.
  • m is the mass [kg]
  • x (t) is the amount of displacement of the magnet assembly 114 (vibrator) [m]
  • K f is thrust constant one resonance system [N / A]
  • i ( t) is The current [A] flowing through the coil 112
  • Ksp is the spring constant [N / m] of the spring 113
  • D is the damping coefficient [N / (m / s)] of one resonance system.
  • e (t) is a voltage [V] applied to the coil 112
  • R is a resistance [ ⁇ ] of the coil 112
  • L is an inductance [H] of the coil 112
  • K e is a counter electromotive force of one resonance system. Constant [V / (m / s)].
  • the transfer function G (j ⁇ ) of the vibration unit 11 is derived as in the following equation (3), and shows a specific response to the electric signal supplied from the drive circuit 12.
  • the characteristic of vibration (output of one resonance system) of the vibration unit 11 varies depending on the type of electric signal (input to one resonance system) supplied from the drive circuit 12 to the vibration unit 11.
  • an impulse signal, a swept signal, and a random signal are used for the vibration unit 11 attached to the inspection object 100 using a structure made of ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin as the inspection object 100.
  • ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene
  • an impulse signal, swept signal, and even when a random signal was fed to the vibrating unit 11, in the vicinity of 5kHz is the resonant frequency f r of the inspection object 100, the amplitude of the vibration of the inspection target 100 It turns out that is the maximum.
  • an impulse signal, even when the supplied swept signals, and any random signal to the vibration unit 11, capable of detecting the resonant frequency f r of the vibration of the inspection target 100 is there.
  • the case of supplying the impulse signal to the vibration unit 11, the amplitude at the resonant frequency f r of the most significant test object 100 is maximized.
  • the results show an optimum that to be supplied to the impulse signal to the vibration unit 11 to detect accurately the resonant frequency f r of the test object 100.
  • FIG. 6 a case made of plastic is used as the inspection object 100, and an impulse signal, a swept signal, and a random signal are supplied to the vibration unit 11 to the vibration unit 11 attached to the inspection object 100.
  • An example of the vibration of the inspection object 100 when the vibration unit 11 is vibrated is shown.
  • the mass and spring constant of the inspection object 100 in the example of FIG. 6 are different from the mass and spring constant of the inspection object 100 in the example of FIG.
  • the resonance frequency f r of the inspection object 100 in the example of FIG. 6 is a near 0.125KHz.
  • the case of supplying the impulse signal to the vibration unit 11 the amplitude is the largest at a frequency band other than the vicinity of 0.125kHz is the resonant frequency f r of the test object 100.
  • the amplitude in the vicinity of 0.125kHz is the resonant frequency f r of the inspection object 100 is the largest.
  • the case of supplying the impulse signal to the vibration unit 11 it is impossible to accurately detect the resonant frequency f r of the vibration of the test object 100.
  • the type of electric signal to be supplied from the drive circuit 12 to the vibration unit 11 differs depending on the mass of the test object 100 and the spring constant.
  • the drive circuit 12 is configured to supply any one of an impulse signal, a swept signal, and a random signal to the vibration unit 11, the sensing device 10 is configured to resonate vibrations of various inspection objects 100. it is possible to detect the frequency f r.
  • vibration unit 11 attached to the inspection object 100 vibrates, vibration is applied to the inspection object 100.
  • vibration is applied from the vibration unit 11 to the inspection object 100, vibration of the inspection object 100 is excited.
  • the inspection target 100 is oscillated at the resonant frequency f r which is determined by the following formula (4), the inspection object 100 is vibrated largely.
  • m 1 is the mass of the inspection object 100
  • m 2 is the mass of the vibration unit 11 attached to the inspection object 100
  • K sp is the spring constant of the inspection object 100.
  • the resonance frequency fr of the inspection object 100 depends on the mass m 1 of the inspection object 100 and the spring constant Ksp , so that the state of the inspection object 100 depends on factors such as the passage of time and failure. , i.e., if the mass m 1 and the spring constant K sp changes, also changes the resonance frequency f r of the test object 100.
  • the mass of the inspection target 100 by factors of time and failure or the like is an example of change in the resonance frequency f r of the inspection object 100 when the increased m 1b from m 1a is shown.
  • the resonance frequency fr is a low frequency. Shift to the side.
  • the resonance frequency f r of the inspection object 100 is shifted to the high frequency side.
  • the mass m 1 of the inspection object 100 decreases due to factors such as the passage of time or failure
  • a case where the inspection object 100 is a metal member made of a metal material such as iron can be given.
  • the mass m 1 of the inspection object 100 decreases.
  • the mass m 1 of the inspection target 100 increases due to factors such as the passage of time or failure
  • a case where the inspection target 100 is installed outdoors can be given.
  • dust, dust, earth and sand, water, or the like accumulates on the inspection object 100 over time, the mass m 1 of the inspection object 100 increases.
  • the spring constant Ksp of the inspection target 100 changes due to factors such as the passage of time or a failure
  • the inspection target 100 is a component configured by connecting a plurality of parts.
  • the spring constant K sp of the inspection object 100 is changed.
  • the inspection object 100 is a wheel of a tire of a vehicle, by loosening of the wheel, the spring constant K sp of the inspection object 100 is changed.
  • the spring constant Ksp of the inspection object 100 also changes when the inspection object 100 is a structure made of concrete and cracks or cracks occur in the inspection object 100 due to factors such as the passage of time or impact.
  • the detection system 1 has the above-described corrosion and weathering of the inspection object 100, an increase in accumulation of the inspection object 100, loosening of bolts and screws of the inspection object 100, bending of the beam, loosening of the wheel, and inspection. Various phenomena such as cracks and cracks in the object 100 can be detected.
  • the drive circuit 12 has a function of supplying an electric signal for driving (vibrating) the vibration unit 11 to the vibration unit 11.
  • the drive circuit 12 is configured to supply at least one of an impulse signal, a swept signal, and a random signal to the vibration unit 11 in accordance with control data received from the detection processing device 20 via the communication unit 14. Yes.
  • the sensor 13 has a function of detecting the vibration of the inspection object 100 generated by the vibration applied from the vibration unit 11. Vibration information regarding the vibration of the inspection object 100 detected by the sensor 13 is transmitted to the detection processing device 20 via the communication unit 14.
  • the vibration information transmitted from the sensor 13 to the detection processing device 20 is, for example, acceleration of vibration (motion) of the inspection target 100 or the like.
  • processing such as Fourier transform on the vibration information, the amplitude (energy) for each frequency of vibration of the inspection object 100 can be acquired.
  • the sensor 13 is not particularly limited as long as the vibration of the inspection object 100 can be detected.
  • the sensor 13 is attached to the inspection object 100 and is provided apart from the inspection object 100 and an acceleration sensor that detects acceleration of movement of the inspection object 100.
  • a laser sensor or the like that irradiates the inspection object 100 with a laser and detects the movement of the inspection object 100 based on the laser reflected from the inspection object 100 can be used as the sensor 13.
  • the communication unit 14 communicates with the detection processing device 20, receives control data from the detection processing device 20, and further transmits a vibration information related to the vibration of the inspection target 100 detected by the sensor 13 to the detection processing device 20. Have.
  • the communication unit 14 communicates with the detection processing device 20 by wired communication.
  • the detection processing device 20 and the detection processing device 20 are connected to each other using a wireless communication technology such as NFC (Near Field Radio Communication), Wi-Fi, or Bluetooth (registered trademark). Communicate.
  • the power supply to each component of the sensing device 10 may be realized by a built-in power source such as a battery built in the sensing device 10 or may be provided outside the sensing device 10 and may be provided by the power supply line. It may be realized by an external power source connected to.
  • the detection processing device 20 transmits control data to the sensing device 10, and further receives vibration information regarding the vibration of the inspection target 100 detected by the sensor 13 from the sensing device 10, and performs an inspection based on the received vibration information. It has a function of detecting the state change of the object 100.
  • the detection processing device 20 may be implemented as a single device, or an arbitrary arithmetic device such as a desktop computer, a laptop computer, a notebook computer, a workstation, a tablet computer, a mobile phone, a smartphone, a PDA, or a wearable terminal. It may be implemented in the inside.
  • the detection processing device 20 includes at least one processor 21 that performs control of the detection processing device 20, a memory 22 that stores data, programs, modules, and the like necessary for controlling the detection processing device 20, and reception.
  • the resonant frequency calculation unit 23 for calculating the vibration of the reference resonant frequency f ref and / or resonant frequency calculator 23 of the inspection object 100 is calculated resonant frequency f r of the vibration of the inspection target 100 a storage unit 24 for storing the resonance frequency f r, a coherence calculator 25 for calculating a coherence gamma 2 between the vibration of the inspection object 100 of the vibration unit 11 of the sensing device 10, the resonance frequency calculator 23 of the vibration of the test object 100 calculated the resonance frequency f r and the reference resonance frequency f in the storage unit 24 by comparing the previous resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 that is stored in the ref or the storage unit 24, the state change detecting section 26 for detecting a state change of the inspection object 100, the sensing
  • the processor 21 exchanges various data and various instructions with each component via the data bus 28 and controls the detection processing device 20.
  • the processor 21 can provide a desired function by using each component of the detection processing device 20.
  • the processor 21, by using a resonant frequency calculation unit 23, based on the received vibration information, it is possible to calculate the resonant frequency f r of the vibration of the inspection object 100, by using the coherence calculation unit 25,
  • the coherence ⁇ 2 between the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 and the vibration of the inspection object 100 can be calculated, and the state change of the inspection object 100 can be detected by using the state change detection unit 26. it can.
  • the processor 21 transmits control data to the sensing device 10 via the communication unit 27 at predetermined intervals (for example, every hour, every day, every week, every month, etc.), and the vibration of the inspection object 100 is transmitted to the sensing device 10.
  • the control data transmitted from the processor 21 is used for specifying whether the drive circuit 12 of the sensing device 10 supplies an impulse signal, a swept signal, or a random signal to the vibration unit 11.
  • the drive circuit 12 that has received the control data supplies an impulse signal, a swept signal, or a random signal to the vibration unit 11 according to the control data, and drives the vibration unit 11.
  • the processor 21 includes one or more microprocessors, a microcomputer, a microcontroller, a digital signal processor (DSP), a central processing unit (CPU), a memory control unit (MCU), an image processing processing unit (GPU), a state An arithmetic unit that performs arithmetic processing such as signal manipulation based on computer-readable instructions such as a machine, a logic circuit, an application specific integrated circuit (ASIC), or a combination thereof.
  • the processor 21 is configured to fetch computer readable instructions (eg, data, programs, modules, etc.) stored in the memory 22 and perform signal manipulation and control.
  • the memory 22 includes a volatile storage medium (for example, RAM, SRAM, DRAM), a nonvolatile storage medium (for example, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, hard disk, optical disk, CD-ROM, digital versatile disk (DVD), A removable or non-removable computer readable medium comprising a magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk), or a combination thereof.
  • a volatile storage medium for example, RAM, SRAM, DRAM
  • a nonvolatile storage medium for example, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, hard disk, optical disk, CD-ROM, digital versatile disk (DVD), A removable or non-removable computer readable medium comprising a magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk), or a combination thereof.
  • the resonance frequency calculation unit 23 based on the vibration information received from the sensing device 10 via the communication unit 27 has a function of calculating a resonant frequency f r of the vibration of the test object 100. Specifically, the resonance frequency calculation unit 23 performs processing such as Fourier transform on the received vibration information, and the amplitude (energy) for each frequency of vibration of the inspection object 100 as shown in FIG. Is calculated. The resonance frequency calculation unit 23 identifies the frequency having the highest amplitude (energy) as a resonance frequency f r of the vibration of the test object 100.
  • Storage unit 24 may be any non-volatile recording medium for storing the resonance frequency f r the vibration of the reference resonant frequency f ref and / or resonant frequency calculator 23 of the inspection object 100 is calculated (e.g., hard disk, flash memory) It is. Referring the resonance frequency f ref of the vibration of the test object 100 is a resonant frequency f r of the vibration of the inspection target 100 when the test object 100 is in the normal state, is measured before operation of the detection system 1, the storage unit 24 Saved in.
  • the resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 in which the resonance frequency calculator 23 calculates is stored in the storage unit 24 .
  • Such accumulated data can be used to track the state change of the inspection object 100 in time series, and can provide useful information for maintenance inspection of the inspection object 100. Further, such accumulated data may be transmitted as a report to an administrator of the inspection object 100 at predetermined intervals (for example, every hour, every day, every week, every month, etc.).
  • the storage unit 24 further stores vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 acquired in advance.
  • the vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 includes at least vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 when the drive circuit 12 supplies the impulse signal to the vibration unit 11 and vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 when the swept signal is supplied. And vibration information related to vibration of the vibration unit 11 when a random signal is supplied.
  • Such vibration information relating to the vibration of the vibration unit 11 is used for calculating the coherence ⁇ 2 between the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 and the vibration of the inspection object 100 by the coherence calculation unit 25 described later. .
  • the coherence calculation unit 25 is based on the vibration information regarding the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 stored in the storage unit 24 and the vibration information regarding the vibration of the inspection target 100 received from the sensing device 10.
  • the coherence ⁇ 2 between the vibration of the vibration unit 11 and the vibration of the inspection object 100 is calculated.
  • the coherence calculation unit 25 calculates a coherence value between the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 and the vibration of the inspection target 100 by the following equation (5).
  • W xx is the power spectrum of the input vibration, that is, the power spectrum of the vibration unit 11, and is calculated from the vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 stored in the storage unit 24.
  • W yy is the power spectrum of the output vibration, that is, the power spectrum of the vibration of the inspection object 100.
  • W xy is a cross spectrum of the vibration of the vibration unit 11 and the vibration of the inspection object 100.
  • the coherence ⁇ 2 as described above represents the strength of the relationship between the input vibration and the output vibration.
  • the processor 21 changes the control data according to the value of the coherence ⁇ 2 calculated by the coherence calculation unit 25. For example, when the impulse signal is supplied from the drive circuit 12 to the vibration unit 11, if the coherence ⁇ 2 is less than 0.5, the processor 21 may supply the vibration unit 11 with the vibration unit 11 even if the impulse signal is supplied. It is determined that 11 resonances were not excited. Thereafter, the processor 21 changes the control data so as to supply the swept signal or the random signal from the drive circuit 12 to the vibration unit 11, and transmits the changed control data to the drive circuit 12 via the communication unit 27.
  • State change detection unit 26 the resonance frequency calculation unit 23 and the resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 calculated, see the resonance in the storage unit 24 frequency f ref or inspection is stored in the storage unit 24 the target 100 It has a function of detecting a change in the state of the inspection object 100 by comparing the resonance frequency f r before the vibration. Difference Specifically, the state change detecting section 26, the resonance frequency f r of the resonance frequency calculation unit 23 calculates a reference resonance frequency f ref or previous resonance frequency f r is stored in the storage unit 24 calculating the absolute value of the calculated difference, i.e., the variation of the resonance frequency f r is determined whether more than a predetermined threshold value. The predetermined threshold is appropriately determined depending on factors such as the size, the constituent material, and the shape of the inspection target 100.
  • the state change detection unit 26 detects a state change of the test object 100.
  • the state change detecting section 26 detects that there is no change in the state of the inspection object 100 To do. Thereafter, the processor 21 executes processing according to the detection result of the state change detection unit 26.
  • the processor 21 is a user device such as an administrator of the inspection target 100 (desktop computer, laptop computer, laptop computer, workstation, tablet computer, mobile phone, smartphone). , A PDA, a wearable terminal, etc.) to send a message indicating that a change in the state of the inspection object 100 has been detected.
  • the administrator of the inspection object 100 can know the state change of the inspection object 100 and can take an appropriate action.
  • the communication unit 27 communicates with the sensing device 10, transmits control data to the sensing device 10, and further receives vibration information from the sensing device 10 regarding the vibration of the inspection target 100 detected by the sensor 13 of the sensing device 10. It has a function. Further, the communication unit 27 has a function of communicating with the user device of the administrator of the inspection target 100.
  • the administrator of the inspection object 100 communicates with the detection processing device 20 via the communication unit 27, and executes detection processing at various settings (for example, every interval (daily, weekly, etc.) of the detection processing device 20. Can be changed. Further, the detection processing device 20 can transmit the above-described accumulated data and message to the user device of the administrator of the inspection target 100 via the communication unit 27.
  • the communication unit 27 performs communication with the sensing device 10 and the user device of the administrator of the inspection target 100 using various wired communication and wireless communication. Further, the communication unit 27 may communicate with various external devices other than the sensing device 10 and the user device of the administrator of the inspection target 100 using various wired communication and wireless communication.
  • the power supply to each component of the detection processing device 20 may be realized by a built-in power source such as a battery built in the detection processing device 20, or provided outside the detection processing device 20 and by a power supply line. It may be realized by an external power source connected to the detection processing device 20.
  • the detection system 1 of the present invention applies the coil 112 through which the electric signal supplied from the drive circuit 12 flows, the spring 113 provided so as to vibrate, and the spring 113 to apply vibration to the inspection target 100.
  • a VCM type vibration unit 11 having a magnet 114b that is attached and spaced apart from the coil 112 is used. Therefore, unlike the prior art using an impulse hammer, the vibration unit 11 does not need to be made of a material resistant to impact. Furthermore, since the VCM type vibration unit 11 can generate a large vibration with a relatively low input voltage, it is not necessary to apply a high input voltage to the vibration unit 11 as in the prior art using a piezoelectric element. . Therefore, according to the present invention, simplification, downsizing, and power saving of the detection system 1 can be realized.
  • the sensing device 10 and the detection processing device 20 are described as separate devices housed in separate cases, but the present invention is not limited to this.
  • a unit that provides a function corresponding to the sensing device 10 and a unit that provides a function corresponding to the detection processing device 20 may be housed in one case and implemented as one device.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a detection system according to the second embodiment of the present invention.
  • the detection system of the second embodiment will be described with a focus on differences from the detection system of the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
  • the detection system 1 includes a plurality of sensing devices 10, and the detection processing device 20 is connected to the plurality of sensing devices 10 via a network 30 so that they can communicate with each other. Except for this, it is the same as the detection system 1 of the first embodiment.
  • the detection processing device 20 in the present embodiment may be a single device connected to the network 30 or may be implemented in a server connected to the network 30.
  • a plurality of sensing devices 10 of the present embodiment are attached to one inspection object 100.
  • the plurality of sensing devices 10 are communicably connected to the detection processing device 20 via the network 30.
  • the network 30 is an extensive network such as an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), the Internet, or a combination thereof.
  • the network 30 may be a dedicated network or a shared network.
  • the shared network is a connection between various types of networks, and communicates with each other using various protocols (for example, HTTP, TCP / IP, WAP).
  • the network 30 may include various network devices including routers, bridges, servers, computing devices, storage devices, and the like.
  • the detection processing device 20 receives vibration information of the vibration of the inspection object 100 from the plurality of sensing devices 10 via the network 30. As a result, the detection processing device 20 can detect not only the presence / absence of individual state changes at the location of the inspection object 100 to which each sensing device 10 is attached, but also the presence / absence of the state change of the entire inspection object 100. be able to.
  • the detection system 1 having such a configuration is particularly useful when the inspection target 100 is a huge structure such as a bridge or a tunnel.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a detection system according to the third embodiment of the present invention.
  • the detection system according to the third embodiment will be described with a focus on differences from the detection system according to the second embodiment, and description of similar matters will be omitted.
  • the detection system 1 of the third embodiment is the same as the detection system 1 of the second embodiment, except that a plurality of sensing devices 10 are attached to a plurality of different inspection objects 100, respectively.
  • a plurality of sensing devices 10 are attached to a plurality of different inspection objects 100, respectively. Such an aspect is particularly useful when a plurality of relatively small inspection objects 100 are spaced apart from each other.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the detection method of the present invention.
  • step S ⁇ b> 101 control data is generated by the processor 21 of the detection processing device 20, and the generated control data is transmitted to the sensing device 10 via the communication unit 27.
  • the control data generated and transmitted is used in the sensing device 10 to specify whether the drive circuit 12 supplies an impulse signal, a swept signal, or a random signal to the vibration unit 11.
  • step S ⁇ b> 102 control data is received by the communication unit 14 of the sensing device 10 and sent to the drive circuit 12.
  • the drive circuit 12 supplies an impulse signal, a swept signal, or a random signal to the vibration unit 11 according to the control data.
  • step S103 the vibration unit 11 is driven by the electrical signal supplied from the drive circuit 12, and the vibration unit 11 vibrates. When the vibration unit 11 vibrates, the vibration of the vibration unit 11 is applied to the inspection object 100 and the inspection object 100 vibrates.
  • step S104 the sensor 13 detects the vibration of the inspection object 100.
  • step S ⁇ b> 105 the sensor 13 transmits vibration information relating to the detected vibration of the inspection object 100 to the detection processing device 20 via the communication unit 14.
  • step S ⁇ b> 106 the detection processing device 20 receives vibration information regarding the vibration of the inspection target 100 via the communication unit 27.
  • step S ⁇ b> 107 the processor 21 of the detection processing device 20 calculates a coherence ⁇ 2 between the vibration of the vibration unit 11 of the sensing device 10 and the vibration of the inspection target 100 using the coherence calculation unit 25.
  • the coherence ⁇ 2 is calculated based on the vibration information related to the vibration of the vibration unit 11 stored in the storage unit 24 and the received vibration information related to the vibration of the inspection target 100.
  • the vibration information relating to the vibration of the vibration unit 11 used at this time corresponds to the vibration when an electric signal of a type specified by the control data is supplied to the vibration unit 11.
  • the calculated coherence gamma 2 it is determined whether or not 0.5 or more.
  • the processor 21 determines that the vibration (resonance) of the inspection target 100 is not sufficiently excited by the vibration of the vibration unit 11, and the processing is performed.
  • the process proceeds to step S108.
  • the processor 21, the number of coherence gamma 2 is less than 0.5, whether or not reached a predetermined number of times is determined.
  • the predetermined number of times corresponds to the number of electrical signals that the drive circuit 12 can supply to the vibration unit 11. For example, when the drive circuit 12 is configured to be able to supply three types of impulse signals, swept signals, and random signals, the predetermined number of times is three.
  • step S108 the number of times the coherence gamma 2 is less than 0.5, if it is determined that does not reach the predetermined number, the process proceeds to step S109.
  • step S ⁇ b> 109 the processor 21 changes the control data and changes the electrical signal supplied from the drive circuit 12 to the vibration unit 11 to a type that has not been supplied to the vibration unit 11. For example, when an impulse signal has already been supplied to the vibration unit 11, the electric signal supplied from the drive circuit 12 to the vibration unit 11 is changed to a swept signal or a random signal. Thereafter, the process returns to S101.
  • step S108 the number of times the coherence gamma 2 is less than 0.5, if it is determined to have reached the predetermined number, the process proceeds to step S110.
  • the fact that the number of times that the coherence ⁇ 2 was less than 0.5 has reached a predetermined number indicates that the vibration of the vibration unit 11 caused by the electric signal that can be supplied to the vibration unit 11 by the drive circuit 12 is the vibration ( Resonance) cannot be excited sufficiently. In this case, there is a high possibility that some trouble has occurred in the sensing device 10. For example, it is assumed that there is a possibility that the vibration unit 11 has been removed from the inspection target 100, the vibration unit 11 or the sensor 13 has failed, or the sensing device 10 has not been supplied with sufficient power.
  • step S110 the processor 21 transmits an error message indicating that an error has been detected to a user device such as an administrator of the inspection target 100 via the communication unit 27, and the process ends.
  • a user device such as an administrator of the inspection target 100
  • the administrator of the inspection target 100 can take appropriate measures such as checking the sensing device 10.
  • step S107 when the calculated coherence gamma 2 is determined to be 0.5 or more, the processing proceeds to step S111.
  • the processor 21 uses the resonant frequency calculation unit 23, based on the vibration information about the vibration of the test object 100, to calculate the resonance frequency f r of the vibration of the test object 100.
  • the resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 calculated are stored in the storage unit 24 as the resonance frequency f r of the oscillation of the current inspection target 100.
  • step S112 the processor 21 uses the state change detecting section 26, the resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 in which the resonance frequency calculation unit 23 calculates the reference resonant frequency f ref or the storage unit in the storage unit 24 by comparing the previous resonance frequency f r of the vibration of the test object 100 that is stored in 24, and the resonance frequency f r of the resonance frequency calculation unit 23 calculates, references which are stored in the storage unit 24 the difference between the resonance frequency f ref or previous resonance frequency f r is calculated.
  • step S113 the absolute value of the difference between the resonant frequency f r of the resonance frequency calculation unit 23 calculates a reference resonance frequency f ref or previous resonance frequency f r is stored in the storage unit 24, i.e., the resonant frequency variation of f r is equal to or more than a predetermined threshold value is determined.
  • step S113 if the absolute value of the calculated difference (variation of the resonance frequency f r) is determined to be below a predetermined threshold, the process proceeds to step S114.
  • step S114 it is detected that there is no change in the state of the inspection object 100, the processor 21 executes a process according to the detection result, and the process ends.
  • step S113 if the absolute value of the calculated difference (variation of the resonance frequency f r) is determined to be equal to or greater than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S115.
  • step S115 it is detected that the state of the inspection object 100 has changed, and the processor 21 executes a process according to the detection result, and the process ends.
  • the present invention is not limited to this.
  • Each component of the present invention can be replaced with any component that can exhibit the same function, or any component of the present invention can be added to each component of the present invention.
  • each component of the detection system 1 may be realized by hardware, may be realized by software, or may be realized by a combination thereof.
  • the detection system 1 of the present invention may include a plurality of detection processing devices 20.
  • Each of the plurality of detection processing devices 20 may detect a state change of the inspection target 100 by communicating with the same sensing device 10 or detect a state change of the inspection target 100 by communicating with a different sensing device 10. May be.
  • the number and types of steps of the detection method S100 shown in FIG. 10 are merely illustrative examples, and the present invention is not necessarily limited thereto. It is within the scope of the present invention that any step can be added or combined for any purpose or any step can be deleted without departing from the principle and intention of the present invention.
  • the detection system and the detection method of the present invention are, as a vibrator for vibrating an object to be inspected, a coil through which an electric signal supplied from a drive circuit flows, a spring provided so as to be able to vibrate, and a coil attached to the spring.
  • a VCM (Voice Coil Motor) type vibration unit including a magnet disposed apart from each other. Therefore, unlike the prior art using an impulse hammer, the vibration unit (vibrator) does not need to be made of a material resistant to impact. Furthermore, since the VCM type vibration unit can generate a large vibration with a relatively low input voltage, it is not necessary to apply a high input voltage to the vibration unit as in the prior art using a piezoelectric element. Therefore, according to the present invention, simplification, downsizing, and power saving of the detection system can be realized. Therefore, the present invention has industrial applicability.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

検出システム１は、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００に振動を加えるための振動ユニット１１と、振動ユニット１１を駆動させるための電気信号を振動ユニット１１に供給するための駆動回路１２と、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンサー１３と、を備えるセンシングデバイス１０と、センシングデバイス１０から、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を受信し、振動情報に基づいて検査対象１００の状態変化を検出するための検出処理デバイス２０とを含む。振動ユニット１１は、コイル１１２と、バネ１１３と、マグネット１１４ｂとを備える。

Description

検出システムおよび検出方法
　本発明は、一般に検出システムおよび検出方法に関し、より具体的には、検査対象に対し振動を加えることにより検査対象を振動させ、検査対象の振動を分析することにより検査対象の状態変化を検出するための検出システムおよび検出方法に関する。
　従来、建造物の柱やコンクリート構造物等の検査対象の状態変化を検出するため、検査対象を振動させ、該検査対象の振動を検出および分析することが行われている。検査対象に故障や劣化等の状態変化が発生すると、検査対象の振動の共振（固有）周波数が変化するため、検査対象の振動を分析することにより、検査対象の状態変化を検出することができる。
　例えば、特許文献１は、検査対象に対し衝撃を加えるための硬質材料で形成されたインパルスハンマーを有する加振器と、加振器によって加えられた衝撃によって発生した検査対象の振動を検出するためのセンサーとを備える周波数測定装置を開示している。継時劣化または故障等によって検査対象の状態が変化すると、検査対象の質量やバネ定数が変化するので、検査対象の振動の共振周波数が変化する。特許文献１が開示する周波数測定装置を用いることにより、検査対象の振動の共振周波数の変化を検出することができ、その結果、検査対象の状態変化を検出することができる。
　しかしながら、特許文献１が開示するように、インパルスハンマーを有する加振器を用いて検査対象を振動させる場合、加振器を衝撃に強い材料で形成する必要がある。そのような材料は一般に重い。さらに、検査対象を十分に振動させるために大きな衝撃を検査対象に加える必要があることから、インパルスハンマー自体を重く、大きくする必要がある。そのため、装置の高重量化および大型化に繋がるという問題があった。
　また、特許文献２は、硬質材料で形成されたインパルスハンマー、または、ピエゾ素子のような圧電素子を有し、検査対象を振動させるための加振器と、インパルスハンマーによって加えられた衝撃、または、圧電素子の振動によって発生した検査対象の振動を検出するためのセンサーとを備える異常検知システムを開示している。インパルスハンマーを用いて検査対象を振動させる場合、上述の特許文献１と同様の問題が生じる。一方、圧電素子を用いて検査対象を振動させる場合、検査対象を十分に振動させるために高い入力電圧を圧電素子に印加する必要がある。そのため、異常検知システムに要する電力量が増大するという問題があった。
特開２００８－１５７９４５号公報 特開２０１５－１１１０９１号公報
　本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、検査対象に振動を加えることによって発生した検査対象の振動を検出および分析することによって、検査対象の状態変化を検出可能な検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することにある。
　このような目的は、以下の（１）～（７）の本発明により達成される。
　（１）検査対象の状態変化を検出するための検出システムであって、
　前記検査対象に取り付けられ、前記検査対象に振動を加えるための振動ユニットと、前記振動ユニットを駆動させるための電気信号を前記振動ユニットに供給するための駆動回路と、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出するためのセンサーと、を備えるセンシングデバイスと、
　前記センシングデバイスから、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に関する振動情報を受信し、前記振動情報に基づいて前記検査対象の前記状態変化を検出するための検出処理デバイスと、を含み、
　前記センシングデバイスの前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出システム。
　（２）前記検出処理デバイスは、前記振動情報から前記検査対象の前記振動の共振周波数を算出し、前記共振周波数の変化量に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する上記（１）に記載の検出システム。
　（３）前記検出処理デバイスは、前記検査対象の前記振動の前記共振周波数を記憶するための記憶部を含み、
　前記検出処理デバイスは、算出された前記検査対象の前記振動の前記共振周波数と、前記記憶部内に事前に保存されている前記検査対象の前記振動の前記共振周波数とを比較することにより、前記共振周波数の前記変化量を算出し、前記共振周波数の前記変化量が所定のしきい値以上である場合に、前記検査対象の前記状態変化を検出する上記（２）に記載の検出システム。
　（４）前記駆動回路は、前記電気信号として、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを前記振動ユニットに供給するよう構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の検出システム。
　（５）前記センサーは、前記検査対象に取り付けられた加速度センサーまたは前記検査対象から離間して配置されたレーザーセンサーである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の検出システム。
　（６）前記検出システムは、複数の前記センシングデバイスを含み、
　前記検出処理デバイスは、前記複数のセンシングデバイスのそれぞれから前記検査対象の前記振動に関する前記振動情報を受信する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の検出システム。
　（７）検査対象の状態変化を検出するための検出方法であって、
　駆動回路から前記検査対象に取り付けられた振動ユニットに電気信号を供給し、前記振動ユニットを駆動させることにより、前記検査対象に振動を加える工程と、
　センサーを用いて、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出する工程と、
　プロセッサーを用いて、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する工程と、を含み、
　前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出方法。
　本発明の検出システムおよび検出方法は、検査対象を振動させるための加振器として、駆動回路から供給された電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、バネに取り付けられ、コイルと離間して配置されたマグネットとを備えるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ　Ｃｏｉｌ　Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットを用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット（加振器）を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニットは、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニットに印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る検出システムを示す概念図である。 図２は、図１に示す振動ユニットの斜視図である。 図３は、図１に示す振動ユニットの分解斜視図である。 図４は、図１に示す振動ユニットの断面図である。 図５は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の例を示す図である。 図６は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の別の例を示す図である。 図７は、図１に示す検査対象の質量の変化によって発生する検査対象の振動の特性の変化を説明するための図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る検出システムを示す概念図である。 図９は、本発明の第３実施形態に係る検出システムを示す概念図である。 図１０は、本発明の検出方法を示すフローチャートである。
　以下、本発明の検出システムおよび検出方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。最初に、図１～図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る検出システムを詳述する。
　＜検出システムの第１実施形態＞
　図１は、本発明の第１実施形態に係る検出システムを示す概念図である。図２は、図１に示す振動ユニットの斜視図である。図３は、図１に示す振動ユニットの分解斜視図である。図４は、図１に示す振動ユニットの断面図である。図５は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の例を示す図である。図６は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の別の例を示す図である。図７は、図１に示す検査対象の質量の変化によって発生する検査対象の振動の特性の変化を説明するための図である。
　図１に示す検出システム１は、検査対象１００に振動を加え、該振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンシングデバイス１０と、センシングデバイス１０から受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、検査対象１００の状態変化を検出するための検出処理デバイス２０と、を含む。
　センシングデバイス１０は、検査対象１００に振動を加え、該振動によって発生した検査対象１００の振動を検出する機能を有している。センシングデバイス１０は、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００に振動を加えるための振動ユニット１１と、振動ユニット１１を駆動させるための電気信号を振動ユニット１１に供給するための駆動回路１２と、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンサー１３と、検出処理デバイス２０と通信を行うための通信部１４と、を備えている。
　振動ユニット１１は、検査対象１００に取り付けられており、駆動回路１２から供給される電気信号に応じて振動し、検査対象１００に振動を加えるために用いられる。図２～図４に示すように、振動ユニット１１は、小型（例えば、高さ３０ｍｍ×縦幅３０ｍｍ×横幅３０ｍｍ）のＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ　Ｃｏｉｌ　Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットであり、一共振系を構成する。
　振動ユニット１１は、検査対象１００に取り付け可能に構成されたケース１１１と、ケース１１１の底面に固定的に設けられ、駆動回路１２から供給された電気信号が流れるコイル１１２と、ケース１１１に対して振動可能に設けられたバネ１１３と、バネ１１３に取り付けられ、コイル１１２と離間して配置されたマグネット組立体１１４とを備えている。
　ケース１１１は、円筒状の部材であって、振動ユニット１１を振動体に固定すると共に、振動ユニット１１の各コンポーネントを収納する機能を有する。ケース１１１は、カバー１１１ａと、ベース１１１ｂと、カバー１１１ａとベース１１１ｂとの間に位置する筒状部１１１ｃとを備えている。
　ベース１１１ｂの外周面には、ベース１１１ｂの半径方向に延伸する３つの延伸部が形成されており、３つの延伸部の先端側にはそれぞれ貫通孔１１１ｄが形成されている。図示しないネジをベース１１１ｂの貫通孔１１１ｄに貫通させ、検査対象１００に形成されたネジ穴と螺合させる。これにより、ベース１１１ｂが検査対象１００に対して固定され、振動ユニット１１を検査対象１００に取り付ける（固定する）ことができる。振動ユニット１１を検査対象１００に取り付けることにより、振動ユニット１１の振動を検査対象１００に伝達させ、検査対象１００を振動させることができる。
　コイル１１２は、円筒形状を有しており、ベース１１１ｂ上に固定的に設けられている。コイル１１２の両端部（電気信号供給端）は、駆動回路１２に接続されており、駆動回路１２から供給された電気信号は、コイル１１２内を流れる。また、図４に示すように、コイル１１２は、振動ユニット１１が組み立てられた状態において、バネ１１３の中央開口部の内側に位置している。
　バネ１１３は、マグネット組立体１１４をコイル１１２に対して振動可能に保持する機能を有している。マグネット１１４は、バネ１１３に取り付けられており、駆動回路１２から供給された電気信号がコイル１１２内を流れると、バネ１１３に取り付けられたマグネット１１４を図４中の上下方向に移動させる駆動力が発生する。この際、マグネット組立体１１４は、バネ１１３によって、コイル１１２に対して振動可能に保持されているので、マグネット組立体１１４は、コイル１１２に対して振動することができる。バネ１１３は、マグネット組立体１１４をコイル１１２に対して振動可能に保持することができれば特に限定されず、例えば、板バネ、コイルバネ、磁気バネ等を、バネ１１３として用いることができる。以下、説明のため、バネ１１３は、図３および図４に示すように、板バネであるとして説明する。
　バネ１１３は、中央開口部を有するリング形状を有しており、その外周部がベース１１１ｂと筒状部１１１ｃとの間で保持され、中央開口部を含むバネ１１３の中央部がケース１１１に対して図４の上下方向に振動可能となっている。マグネット組立体１１４は、バネ１１３の中央部上に取り付けられており、コイル１１２に対して振動可能となっている。
　図４に示すように、マグネット組立体１１４は、図４の下側に向かって開口する円筒形状を有するマグネット保持部１１４ａと、マグネット保持部１１４ａの中央下面に固定されたマグネット１１４ｂと、マグネット１１４ｂの下面に取り付けられたヨーク１１４ｃとを有している。
　図４に示すように、振動ユニット１１が組み立てられた状態において、マグネット１１４ｂおよびヨーク１１４ｃは、コイル１１２の中央空洞部内に、コイル１１２と離間して配置されている。コイル１１２に対して駆動回路１２から電気信号が供給されると、マグネット組立体１１４（マグネット１１４ｂ）を図４中の上下方向に移動させる駆動力が発生する。マグネット組立体１１４は、振動可能に設けられたバネ１１３上に取り付けられているので、マグネット組立体１１４が上下方向に振動する。
　このように、振動ユニット１１のコイル１１２に駆動回路１２から電気信号が供給され、コイル１１２内を電気信号が流れると、振動ユニット１１が振動する。振動ユニット１１のような一共振系の動作原理を示す運動方程式は、下記式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｍは質量［ｋｇ］、ｘ（ｔ）はマグネット組立体１１４（振動子）の変位量［ｍ］、Ｋｆは一共振系の推力定数［Ｎ／Ａ］、ｉ（ｔ）はコイル１１２内を流れる電流［Ａ］、Ｋｓｐはバネ１１３のバネ定数［Ｎ／ｍ］、およびＤは一共振系の減衰係数［Ｎ／（ｍ／ｓ）］である。
　また、振動ユニット１１のような一共振系の動作原理を示す回路方程式は、下記式（２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ｅ（ｔ）はコイル１１２に印加される電圧［Ｖ］、Ｒはコイル１１２の抵抗［Ω］、Ｌはコイル１１２のインダクタンス［Ｈ］、およびＫｅは一共振系の逆起電力定数［Ｖ／（ｍ／ｓ）］である。
　このような運動方程式および回路方程式から、振動ユニット１１の伝達関数Ｇ（ｊω）が下記式（３）のように導出され、駆動回路１２から供給される電気信号に対して特定の応答を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　すなわち、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給される電気信号（一共振系への入力）の種類によって、振動ユニット１１の振動（一共振系の出力）の特性が変化する。例えば、図５には、検査対象１００として、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ　Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ　Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂によって構成された構造物を用い、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１に対してインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のそれぞれを振動ユニット１１に供給して、振動ユニット１１を振動させた際の検査対象１００の振動の例が示されている。この例における検査対象１００の共振周波数ｆｒは、５ｋＨｚ付近である。
　図５に示すように、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号を振動ユニット１１に供給した場合であっても、検査対象１００の共振周波数ｆｒである５ｋＨｚ付近において、検査対象１００の振動の振幅が最大になっていることがわかる。したがって、図５に示す例では、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを振動ユニット１１に供給した場合であっても、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを検出することが可能である。しかしながら、図５に示す例では、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合に、最も顕著に検査対象１００の共振周波数ｆｒでの振幅が最大になった。この結果は、振動ユニット１１にインパルス信号を供給することが検査対象１００の共振周波数ｆｒを精度良く検出するために最適ということを示している。
　一方、図６には、検査対象１００としてプラスチックで構成されたケースを用い、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１に対してインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のそれぞれを振動ユニット１１に供給して、振動ユニット１１を振動させた際の検査対象１００の振動の例が示されている。図６の例における検査対象１００の質量およびバネ定数は、図５の例における検査対象１００の質量およびバネ定数とは異なる。図６の例における検査対象１００の共振周波数ｆｒは、０．１２５ｋＨｚ付近である。
　図６に示すように、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合には、検査対象１００の共振周波数ｆｒである０．１２５ｋＨｚ付近以外の周波数帯で振幅が最大となっている。一方、スウェプト信号またはランダム信号を振動ユニット１１に供給した場合には、検査対象１００の共振周波数ｆｒである０．１２５ｋＨｚ付近で振幅が最大となっている。したがって、図６に示す例では、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを精度よく検出することができない。
　このように、検査対象１００の質量やバネ定数に応じて、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給すべき電気信号の種類が異なる。後述するように、駆動回路１２は、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを振動ユニット１１に供給するよう構成されているので、センシングデバイス１０は、様々な検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを検出することができる。
　上述のように、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１が振動すると、検査対象１００に振動が加えられる。振動ユニット１１から検査対象１００に振動が加えられると、検査対象１００の振動が励起される。検査対象１００が振動すると、下記式（４）によって決定される共振周波数ｆｒにおいて、検査対象１００が大きく振動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、ｍ１は検査対象１００の質量であり、ｍ２は検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１の質量であり、Ｋｓｐは検査対象１００のバネ定数である。
　上記式（４）に示すように、検査対象１００の共振周波数ｆｒは、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐに依存するので、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の状態、すなわち、質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐが変化すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒも変化する。
　図７には、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量が、ｍ１ａからにｍ１ｂに増加したときの検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化の例が示されている。図７に示されているように、検査対象１００の質量ｍ１が、ｍ１ａからにｍ１ｂに増大すると、検査対象１００の振動の最も振幅が大きい周波数、すなわち、共振周波数ｆｒが低周波側にシフトする。逆に、検査対象１００の質量ｍ１が減少すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが高周波側にシフトする。同様に、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが増加すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが高周波側にシフトし、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが減少すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが低周波側にシフトする。
　このように、検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化を検出することにより、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐの変化、すなわち、検査対象１００の状態変化を検出することができる。
　時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量ｍ１が減少する例としては、検査対象１００が鉄等の金属材料により構成された金属部材である場合が挙げられる。時間経過に伴う金属材料の腐食や風化等により検査対象１００の一部が剥落すると、検査対象１００の質量ｍ１が減少する。一方、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量ｍ１が増加する例としては、検査対象１００が屋外に設置されている場合が挙げられる。時間経過により、検査対象１００の上に埃、塵、土砂、水等が蓄積した場合には、検査対象１００の質量ｍ１が増加する。
　時間経過や故障等の要因により検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する例としては、検査対象１００が複数の部品を連結して構成される構成物である場合が挙げられる。例えば、複数の部品を連結するためのボルトやネジが緩んだ場合や部品間の梁が撓んだ場合、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。また、検査対象１００が車両のタイヤのホイールである場合、ホイールのゆるみによって、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。また、検査対象１００がコンクリートにより構成された構造体であり、時間経過や衝撃等の要因により検査対象１００にヒビや割れが発生した場合にも、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。
　このように、検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化を検出することにより、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐの変化、すなわち、検査対象１００の状態変化を検出することができる。そのため、本発明の検出システム１は、上述したような検査対象１００の腐食や風化、検査対象１００に対する蓄積物の増加、検査対象１００のボルトやネジの緩み、梁の撓み、ホイールの緩み、検査対象１００のヒビや割れ発生等の様々な現象を検出することができる。
　図１に戻り、駆動回路１２は、振動ユニット１１を駆動（振動）させるための電気信号を振動ユニット１１に供給する機能を有する。駆動回路１２は、通信部１４を介して検出処理デバイス２０から受信した制御データに応じて、振動ユニット１１に対し、少なくともインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給するよう構成されている。
　センサー１３は、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出する機能を有している。センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報は、通信部１４を介して、検出処理デバイス２０に送信される。センサー１３から検出処理デバイス２０に送信される振動情報は、例えば、検査対象１００の振動（運動）の加速度等である。振動情報に対しフーリエ変換等の処理を行うことにより、検査対象１００の振動の周波数ごとの振幅（エネルギー）を取得することができる。
　センサー１３は、検査対象１００の振動を検出することができれば特に限定されないが、例えば、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００の動きの加速度を検出する加速度センサーや検査対象１００から離間して設けられ、検査対象１００に対してレーザーを照射し、検査対象１００から反射されるレーザーに基づいて検査対象１００の動きを検出するレーザーセンサー等をセンサー１３として用いることができる。
　通信部１４は、検出処理デバイス２０と通信を行い、検出処理デバイス２０から制御データを受信し、さらに、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を検出処理デバイス２０に送信する機能を有している。センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０とが有線接続されている場合には、通信部１４は有線通信により、検出処理デバイス２０と通信を行う。センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０とが有線接続されていない場合には、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｒａｄｉｏ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信技術を用いて、検出処理デバイス２０と通信を行う。
　なお、センシングデバイス１０の各コンポーネントに対する電力供給は、センシングデバイス１０内に内蔵されたバッテリー等の内蔵電源によって実現されていてもよいし、センシングデバイス１０外に設けられ、電力供給線によってセンシングデバイス１０に接続された外部電源によって実現されていてもよい。
　検出処理デバイス２０は、センシングデバイス１０に対して制御データを送信し、さらに、センシングデバイス１０から、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を受信し、受信した振動情報に基づいて検査対象１００の状態変化を検出する機能を有している。
　検出処理デバイス２０は、単体のデバイスとして実施されていてもよいし、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパソコン、ワークステーション、タブレット型コンピューター、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ウェアラブル端末等の任意の演算装置内において実施されていてもよい。
　検出処理デバイス２０は、検出処理デバイス２０の制御を実行する少なくとも１つのプロセッサー２１と、検出処理デバイス２０の制御を行うために必要なデータ、プログラム、モジュール等を保存しているメモリー２２と、受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出するための共振周波数算出部２３と、検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆおよび／または共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒを保存するための記憶部２４と、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出するコヒーレンス算出部２５と、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、検査対象１００の状態変化を検出するための状態変化検出部２６と、センシングデバイス１０との通信を行う通信部２７と、検出処理デバイス２０の各コンポーネント間のデータの授受を実行するためのデータバス２８とを備えている。
　プロセッサー２１は、データバス２８を介して、各コンポーネントとの間の各種データや各種指示の授受を行い、検出処理デバイス２０の制御を実行する。また、プロセッサー２１は、検出処理デバイス２０の各コンポーネントを用いることにより、所望の機能を提供することができる。例えば、プロセッサー２１は、共振周波数算出部２３を用いることにより、受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出することができ、コヒーレンス算出部２５を用いることにより、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出することができ、状態変化検出部２６を用いることにより、検査対象１００の状態変化を検出することができる。
　また、プロセッサー２１は、通信部２７を介してセンシングデバイス１０に、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で制御データを送信し、センシングデバイス１０に検査対象１００の振動を測定させる。プロセッサー２１から送信される制御データは、センシングデバイス１０の駆動回路１２が、振動ユニット１１に対して、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを供給するかを特定するために用いられる。制御データを受信した駆動回路１２は、制御データに従い、振動ユニット１１に対して、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給し、振動ユニット１１を駆動させる。
　プロセッサー２１は、１つ以上のマイクロプロセッサー、マイクロコンピューター、マイクロコントローラー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリーコントロールユニット（ＭＣＵ）、画像処理用演算処理装置（ＧＰＵ）、状態機械、論理回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはこれらの組み合わせ等のコンピューター可読命令に基づいて信号操作等の演算処理を実行する演算ユニットである。特に、プロセッサー２１は、メモリー２２内に保存されているコンピューター可読命令（例えば、データ、プログラム、モジュール等）をフェッチし、信号操作および制御を実行するよう構成されている。
　メモリー２２は、揮発性記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）、不揮発性記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ハードディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク）、またはこれらの組み合わせを含む着脱式または非着脱式のコンピューター可読媒体である。
　共振周波数算出部２３は、通信部２７を介してセンシングデバイス１０から受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出する機能を有する。具体的には、共振周波数算出部２３は、受信した振動情報に対して、フーリエ変換等の処理を行い、図７に示されているような検査対象１００の振動の周波数毎の振幅（エネルギー）を算出する。共振周波数算出部２３は、最も高い振幅（エネルギー）を有する周波数を検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒとして特定する。
　記憶部２４は、検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆおよび／または共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒを保存するための任意の不揮発性記録媒体（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリー）である。検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆは、検査対象１００が正常状態にあるときの検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒであり、検出システム１の稼動前に測定され、記憶部２４内に保存される。また、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒは、累積データとして、共振周波数算出部２３が共振周波数ｆｒを算出する度に、記憶部２４内に保存される。このような累積データは、検査対象１００の状態変化を時系列で追跡するために用いることができ、検査対象１００の保守点検のために有用な情報を提供することができる。また、このような累積データは、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で、検査対象１００の管理者等にレポートとして送信されてもよい。
　記憶部２４は、事前に取得された振動ユニット１１の振動に関する振動情報をさらに保存している。振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、少なくとも駆動回路１２が振動ユニット１１にインパルス信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、スウェプト信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、およびランダム信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報を含んでいる。このような振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、後述するコヒーレンス算出部２５によって、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出するために用いられる。
　コヒーレンス算出部２５は、記憶部２４内に保存されているセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、およびセンシングデバイス１０から受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出する機能を有する。具体的には、コヒーレンス算出部２５は、下記式（５）によってセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンス値を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、Ｗｘｘは入力振動のパワースペクトル、すなわち、振動ユニット１１の振動のパワースペクトルであり、記憶部２４内に保存されているセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動に関する振動情報から算出される。Ｗｙｙは出力振動のパワースペクトル、すなわち、検査対象１００の振動のパワースペクトルである。Ｗｘｙは、振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動のクロススペクトルである。
　上述のようなコヒーレンスγ２は、入力振動と出力振動の関係の強さを表している。このようなコヒーレンスγ２の値を参照することにより、振動ユニット１１の振動によって、検査対象１００の共振が励起されたか否かを判別することができる。コヒーレンスγ２が１に近いほど、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の共振が効率よく励起されたことを示し、コヒーレンスγ２が減少するほど、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の共振が励起されていないことを示す。
　このようなコヒーレンスγ２が０．５未満となることは、検査対象１００が十分に共振（振動）していないことを意味する。このように、コヒーレンス算出部２５が算出するコヒーレンスγ２を参照することにより、検査対象１００が十分に振動したか否かを判別することができる。プロセッサー２１は、コヒーレンス算出部２５によって算出されたコヒーレンスγ２の値によって、制御データを変更する。例えば、駆動回路１２から振動ユニット１１にインパルス信号を供給した時に、コヒーレンスγ２が０．５未満となった場合には、プロセッサー２１は、振動ユニット１１にインパルス信号を供給しても、振動ユニット１１の共振が励起されなかったものと判断する。その後、プロセッサー２１は、駆動回路１２から振動ユニット１１にスウェプト信号またはランダム信号を供給させるよう、制御データを変更し、変更した制御データを、通信部２７を介して駆動回路１２に送信する。
　状態変化検出部２６は、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと、記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、検査対象１００の状態変化を検出する機能を有している。具体的には、状態変化検出部２６は、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差を算出し、算出した差の絶対値、すなわち、共振周波数ｆｒの変化量が所定のしきい値以上であるか否かを判別する。所定のしきい値は、検査対象１００のサイズ、構成材料、形状等の要因によって適宜決定される。
　算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値以上であると判別された場合、状態変化検出部２６は、検査対象１００の状態変化を検出する。一方、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値未満であると判別された場合、状態変化検出部２６は、検査対象１００の状態変化がないことを検出する。その後、プロセッサー２１は、状態変化検出部２６の検出結果に応じた処理を実行する。例えば、プロセッサー２１は、検査対象１００の状態変化が検出された場合、検査対象１００の管理者等のユーザーデバイス（デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパソコン、ワークステーション、タブレット型コンピューター、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ウェアラブル端末等）に検査対象１００の状態変化が検出された旨のメッセージを送信する処理を実行する。これにより、検査対象１００の管理者等は、検査対象１００の状態変化を知ることができ、的確な対応を取ることができる。
　通信部２７は、センシングデバイス１０と通信を行い、センシングデバイス１０に対し制御データを送信し、さらに、センシングデバイス１０のセンサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報をセンシングデバイス１０から受信する機能を有している。さらに、通信部２７は、検査対象１００の管理者のユーザーデバイスと通信を行う機能を有している。検査対象１００の管理者は、通信部２７を介して、検出処理デバイス２０と通信を行い、検出処理デバイス２０の各種設定（例えば、どのような間隔（毎日、毎週等）で検出処理を実行するかの設定等）を変更することができる。また、検出処理デバイス２０は、通信部２７を介して、検査対象１００の管理者のユーザーデバイスに、前述の累積データやメッセージを送信することができる。通信部２７は、前述した通信部１４と同様に、各種有線通信および無線通信を利用して、センシングデバイス１０および検査対象１００の管理者のユーザーデバイスと通信を実行する。また、通信部２７は、各種有線通信および無線通信を利用して、センシングデバイス１０および検査対象１００の管理者のユーザーデバイス以外の様々な外部デバイスと通信を行ってもよい。
　なお、検出処理デバイス２０の各コンポーネントに対する電力供給は、検出処理デバイス２０内に内蔵されたバッテリー等の内蔵電源によって実現されていてもよいし、検出処理デバイス２０外に設けられ、電力供給線によって検出処理デバイス２０に接続された外部電源によって実現されていてもよい。
　このように、本発明の検出システム１は、検査対象１００に振動を加えるために、駆動回路１２から供給された電気信号が流れるコイル１１２と、振動可能に設けられたバネ１１３と、バネ１１３に取り付けられ、コイル１１２と離間して配置されたマグネット１１４ｂとを備えるＶＣＭ型の振動ユニット１１を用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット１１を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニット１１は、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニット１１に印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システム１の単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。
　なお、本実施形態において、センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０は、別々のケース内に収納された別個のデバイスとして説明されるが、本発明はこれに限られない。例えば、センシングデバイス１０に相当する機能を提供するユニットと、検出処理デバイス２０に相当する機能を提供するユニットが１つのケース内に収納され、１つのデバイスとして実施されていてもよい。
　＜検出システムの第２実施形態＞
　次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る検出システムを説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る検出システムを示す概念図である。以下、第２実施形態の検出システムについて、第１実施形態の検出システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
　第２実施形態の検出システム１では、検出システム１が複数のセンシングデバイス１０を含む点、および、検出処理デバイス２０が複数のセンシングデバイス１０とネットワーク３０を介して通信可能に接続されている点を除き、第１実施形態の検出システム１と同様である。
　本実施形態における検出処理デバイス２０は、ネットワーク３０に接続された単一のデバイスであってもよいし、ネットワーク３０に接続されたサーバー内において実施されていてもよい。
　本実施形態の複数のセンシングデバイス１０は、１つの検査対象１００に取り付けられている。複数のセンシングデバイス１０は、ネットワーク３０を介して、検出処理デバイス２０に通信可能に接続されている。
　ネットワーク３０は、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、これらの組み合わせ等の広範なネットワークである。また、ネットワーク３０は、専用ネットワークであってもよいし、共有ネットワークであってもよい。共有ネットワークは、様々な種類のネットワーク同士の接続であり、各種プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、ＷＡＰ）を用いて、互いに通信を行う。さらに、ネットワーク３０は、ルーター、ブリッジ、サーバー、演算デバイス、ストレージデバイス等を含む様々なネットワークデバイスを含んでいてもよい。
　検出処理デバイス２０は、ネットワーク３０を介して複数のセンシングデバイス１０から検査対象１００の振動の振動情報を受信する。これにより、検出処理デバイス２０は、各センシングデバイス１０が取り付けられた検査対象１００の箇所の個々の状態変化の有無を検出することができるだけでなく、検査対象１００全体の状態変化の有無を検出することができる。このような様態の検出システム１は、検査対象１００が橋やトンネルのような巨大な構造物である場合に特に有用である。
　＜検出システムの第３実施形態＞
　次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態に係る検出システムを説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る検出システムを示す概念図である。以下、第３実施形態の検出システムについて、第２実施形態の検出システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
　第３実施形態の検出システム１では、複数のセンシングデバイス１０がそれぞれ異なる複数の検査対象１００に取り付けられている点を除き、第２実施形態の検出システム１と同様である。
　本実施形態の検出システム１では、複数のセンシングデバイス１０がそれぞれ異なる複数の検査対象１００に取り付けられている。このような様態は、比較的小さな複数の検査対象１００がそれぞれ離間して配置されている場合に特に有用である。
　＜検出方法＞
　次に、図１０を参照して、本発明の検出方法を説明する。なお、本発明の検出方法は、上述した本発明の検出システム１および本発明の検出システム１と同等の機能を有する任意のシステムを用いて実行することができるが、以下、検出システム１を用いて実行されるものとして説明する。図１０は、本発明の検出方法を示すフローチャートである。
　本発明の検出方法Ｓ１００は、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で実行される。工程Ｓ１０１において、検出処理デバイス２０のプロセッサー２１によって制御データが生成され、生成された制御データが、通信部２７を介してセンシングデバイス１０に送信される。生成および送信される制御データは、センシングデバイス１０において、駆動回路１２が振動ユニット１１にインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを供給するかを特定するために用いられる。
　工程Ｓ１０２において、センシングデバイス１０の通信部１４によって、制御データが受信され、駆動回路１２に送られる。駆動回路１２は、制御データに従い、振動ユニット１１にインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給する。次に、工程Ｓ１０３において、駆動回路１２から供給された電気信号によって振動ユニット１１が駆動され、振動ユニット１１が振動する。振動ユニット１１が振動すると、振動ユニット１１の振動が検査対象１００に加えられ、検査対象１００が振動する。
　次に、工程Ｓ１０４において、センサー１３は、検査対象１００の振動を検出する。工程Ｓ１０５において、センサー１３は、検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を、通信部１４を介して検出処理デバイス２０に送信する。工程Ｓ１０６において、検出処理デバイス２０は、通信部２７を介して検査対象１００の振動に関する振動情報を受信する。
　工程Ｓ１０７において、検出処理デバイス２０のプロセッサー２１は、コヒーレンス算出部２５を用いて、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出する。コヒーレンスγ２は、記憶部２４内に保存されている振動ユニット１１の振動に関する振動情報および受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて算出される。なお、この際用いられる振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、制御データによって特定される種類の電気信号を振動ユニット１１に供給したときの振動に対応している。例えば、制御データによって特定される電気信号の種類がインパルス信号である場合、記憶部２４内に保存されている振動ユニット１１の振動情報のうち、振動ユニット１１にインパルス信号を供給した際の振動ユニット１１の振動に対応する振動情報が工程Ｓ１０７において用いられる。
　プロセッサー２１は、算出したコヒーレンスγ２が０．５以上であるか否かを判別する。算出したコヒーレンスγ２が０．５未満であると判別された場合には、プロセッサー２１は、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の振動（共振）が十分に励起されなかったと判断し、処理は、工程Ｓ１０８に移行する。工程Ｓ１０８において、プロセッサー２１によって、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の回数に達したか否かが判断される。ここで、所定の回数とは、駆動回路１２が振動ユニット１１に供給可能な電気信号の数に対応している。例えば、駆動回路１２がインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号の３種類を供給可能に構成されている場合には、所定の回数は３である。
　工程Ｓ１０８において、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の数に達していないと判別された場合、処理は、工程Ｓ１０９に移行する。工程Ｓ１０９において、プロセッサー２１は、制御データを変更し、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給する電気信号を、振動ユニット１１に供給したことがない種類に変更する。例えば、インパルス信号を既に振動ユニット１１に供給したことがある場合、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給する電気信号を、スウェプト信号またはランダム信号に変更する。その後、処理はＳ１０１に戻る。
　一方、工程Ｓ１０８において、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の数に達していると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１０に移行する。コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が所定の数に達したことは、駆動回路１２が振動ユニット１１に供給可能な電気信号によって生じる振動ユニット１１の振動では、検査対象１００の振動（共振）を十分に励起できないことを意味する。この場合、センシングデバイス１０に何らかの不具合が起きた可能性が高い。例えば、振動ユニット１１が検査対象１００から外れてしまった、振動ユニット１１やセンサー１３が故障した、センシングデバイス１０に十分な電力が供給されていない等の不具合が発生した可能性が想定される。そのため、工程Ｓ１１０において、プロセッサー２１は、通信部２７を介して、検査対象１００の管理者等のユーザーデバイスに、エラーを検出したことを示すエラーメッセージを送信し、処理は終了する。このようなエラーメッセージを検査対象１００の管理者等のユーザーデバイスに送信することにより、検査対象１００の管理者等は、センシングデバイス１０の確認を行う等の適切な対応を行うことができる。
　一方、工程Ｓ１０７において、算出したコヒーレンスγ２が０．５以上であると判別された場合には、処理は、工程Ｓ１１１に移行する。工程Ｓ１１１において、プロセッサー２１は、共振周波数算出部２３を用いて、検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出する。算出された検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒは、現在の検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒとして記憶部２４に保存される。
　工程Ｓ１１２において、プロセッサー２１は、状態変化検出部２６を用いて、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと、記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差が算出される。
　工程Ｓ１１３において、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差の絶対値、すなわち、共振周波数ｆｒの変化量が所定のしきい値以上であるか否かが判別される。工程Ｓ１１３において、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値未満であると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１４に移行する。工程Ｓ１１４において、検査対象１００の状態変化がないことが検出され、プロセッサー２１によって、検出結果に応じた処理が実行され、処理が終了する。
　一方、工程Ｓ１１３において、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値以上であると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１５に移行する。工程Ｓ１１５において、検査対象１００の状態変化があったことが検出され、プロセッサー２１によって、検出結果に応じた処理が実行され、処理が終了する。
　以上、本発明に係る検出システム１および検出方法Ｓ１００を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明の各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、本発明の各構成に任意の構成のものを付加することができる。
　例えば、図１に示された検出システム１のコンポーネントの数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意のコンポーネントが追加若しくは組み合わされ、または任意のコンポーネントが削除された様態も、本発明の範囲内である。また、検出システム１の各コンポーネントは、ハードウェア的に実現されていてもよいし、ソフトウェア的に実現されていてもよいし、これらの組み合わせによって実現されていてもよい。
　また、第１実施形態～第３実施形態に示された検出処理デバイス２０の数は１つであるが、本発明はこれに限られない。本発明の検出システム１は、複数の検出処理デバイス２０を含んでいてもよい。複数の検出処理デバイス２０それぞれは、同じセンシングデバイス１０と通信を行って検査対象１００の状態変化を検出してもよいし、異なるセンシングデバイス１０と通信を行って検査対象１００の状態変化を検出してもよい。
　また、図１０に示された検出方法Ｓ１００の工程の数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意の工程が、任意の目的で追加若しくは組み合され、または、任意の工程が削除される様態も、本発明の範囲内である。
　本発明の検出システムおよび検出方法は、検査対象を振動させるための加振器として、駆動回路から供給された電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、バネに取り付けられ、コイルと離間して配置されたマグネットとを備えるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ　Ｃｏｉｌ　Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットを用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット（加振器）を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニットは、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニットに印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。

Claims (7)

  1. 　検査対象の状態変化を検出するための検出システムであって、
    　前記検査対象に取り付けられ、前記検査対象に振動を加えるための振動ユニットと、前記振動ユニットを駆動させるための電気信号を前記振動ユニットに供給するための駆動回路と、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出するためのセンサーと、を備えるセンシングデバイスと、
    　前記センシングデバイスから、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に関する振動情報を受信し、前記振動情報に基づいて前記検査対象の前記状態変化を検出するための検出処理デバイスと、を含み、
    　前記センシングデバイスの前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出システム。
  2. 　前記検出処理デバイスは、前記振動情報から前記検査対象の前記振動の共振周波数を算出し、前記共振周波数の変化量に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する請求項１に記載の検出システム。
  3. 　前記検出処理デバイスは、前記検査対象の前記振動の前記共振周波数を記憶するための記憶部を含み、
    　前記検出処理デバイスは、算出された前記検査対象の前記振動の前記共振周波数と、前記記憶部内に事前に保存されている前記検査対象の前記振動の前記共振周波数とを比較することにより、前記共振周波数の前記変化量を算出し、前記共振周波数の前記変化量が所定のしきい値以上である場合に、前記検査対象の前記状態変化を検出する請求項２に記載の検出システム。
  4. 　前記駆動回路は、前記電気信号として、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを前記振動ユニットに供給するよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の検出システム。
  5. 　前記センサーは、前記検査対象に取り付けられた加速度センサーまたは前記検査対象から離間して配置されたレーザーセンサーである請求項１ないし４のいずれかに記載の検出システム。
  6. 　前記検出システムは、複数の前記センシングデバイスを含み、
    　前記検出処理デバイスは、前記複数のセンシングデバイスのそれぞれから前記検査対象の前記振動に関する前記振動情報を受信する請求項１ないし５のいずれかに記載の検出システム。
  7. 　検査対象の状態変化を検出するための検出方法であって、
    　駆動回路から前記検査対象に取り付けられた振動ユニットに電気信号を供給し、前記振動ユニットを駆動させることにより、前記検査対象に振動を加える工程と、
    　センサーを用いて、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出する工程と、
    　プロセッサーを用いて、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する工程と、を含み、
    　前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出方法。
PCT/JP2018/013498 2017-04-28 2018-03-29 検出システムおよび検出方法 Ceased WO2018198665A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019515177A JP7177355B2 (ja) 2017-04-28 2018-03-29 検出システムおよび検出方法
US16/609,195 US11249052B2 (en) 2017-04-28 2018-03-29 Detection system and detection method
EP18791366.0A EP3617699B1 (en) 2017-04-28 2018-03-29 Detection system and detection method
CN201880028182.XA CN110573874B (zh) 2017-04-28 2018-03-29 检测系统和检测方法
US17/646,643 US12247951B2 (en) 2017-04-28 2021-12-30 Detection system and detection method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-090620 2017-04-28
JP2017090620 2017-04-28

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/609,195 A-371-Of-International US11249052B2 (en) 2017-04-28 2018-03-29 Detection system and detection method
US17/646,643 Continuation US12247951B2 (en) 2017-04-28 2021-12-30 Detection system and detection method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018198665A1 true WO2018198665A1 (ja) 2018-11-01

Family

ID=63919115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/013498 Ceased WO2018198665A1 (ja) 2017-04-28 2018-03-29 検出システムおよび検出方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11249052B2 (ja)
EP (1) EP3617699B1 (ja)
JP (1) JP7177355B2 (ja)
CN (1) CN110573874B (ja)
WO (1) WO2018198665A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110631790A (zh) * 2019-09-25 2019-12-31 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
US12501009B2 (en) 2023-03-27 2025-12-16 Seiko Epson Corporation Projector device, projector, supporting device, abnormality determination device, and abnormality determination method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7152100B2 (ja) * 2018-03-16 2022-10-12 ミツミ電機株式会社 センシングシステム、センシング方法、および非一時的コンピューター可読媒体
US10703625B1 (en) * 2019-03-29 2020-07-07 Industrial Technology Research Institute Microelectromechanical system (MEMS) apparatus with adjustable spring
CN112665710A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 陕西宝光集团有限公司 设备运行状态的检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN113640301B (zh) * 2021-08-03 2024-02-09 江苏省特种设备安全监督检验研究院 特种设备的螺栓检测方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0471533A (ja) * 1990-07-10 1992-03-06 Shiseido Co Ltd 生体表面部の力学特性の測定方法と装置並びにそのためのセンサ内蔵形加振器の構造
JPH08152394A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Ohbayashi Corp コンクリート硬化度判定装置および方法
US5533381A (en) * 1994-06-10 1996-07-09 Seale; Joseph B. Conversion of liquid volume, density, and viscosity to frequency signals
JP2000314730A (ja) * 1999-05-06 2000-11-14 Non-Destructive Inspection Co Ltd 材料の振動疲労管理方法
JP2001056319A (ja) * 1999-08-20 2001-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 青果物選果方法及び青果物選果装置
JP2004085412A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Koden Electronics Co Ltd 固体内部の振動検査装置
JP2008157945A (ja) 2006-12-22 2008-07-10 General Electric Co <Ge> 原子炉のジェットポンプセンシングラインの周波数測定
JP2009186423A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Ntn Corp 検査方法および検査ユニット
JP2015111091A (ja) 2013-11-06 2015-06-18 パナソニック株式会社 センサ装置、異常検知システム
US20150253266A1 (en) * 2012-10-19 2015-09-10 Resodyn Corporation Methods and systems for detecting flaws in an object
JP2016053548A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 鈴木　基行 非破壊検査装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1130631B (de) 1960-01-22 1962-05-30 Schenck Gmbh Carl Schwingsystem mit stufenlos veraenderlicher Frequenz und Amplitude, insbesondere fuer Ruetteltische, dynamische Werkstoffpruefmaschinen u. dgl.
GB8309030D0 (en) 1983-03-31 1983-05-11 Cawley P Testing of structures by impact
WO1989007249A1 (fr) 1986-08-28 1989-08-10 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Procede du type a impact et appareil d'inspection de structures
JPH01219555A (ja) * 1988-02-26 1989-09-01 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 衝撃試験器
US5003824A (en) * 1989-12-26 1991-04-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Vibration/acceleration sensor
US5847817A (en) * 1997-01-14 1998-12-08 Mcdonnell Douglas Corporation Method for extending range and sensitivity of a fiber optic micro-doppler ladar system and apparatus therefor
US6488117B1 (en) * 2001-08-24 2002-12-03 Thomas E. Owen Vertical-force vibrator seismic wave source
NO339298B1 (no) * 2003-10-10 2016-11-21 Optoplan As Aktiv koherensreduksjon for interferometeravspørring
JP2007198996A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Toray Eng Co Ltd 共振検査装置及び共振検査方法
IL184868A0 (en) * 2007-07-26 2008-03-20 Univ Bar Ilan Motion detection system and method
GB2446685B (en) * 2007-11-27 2009-04-01 Perpetuum Ltd An electromechanical generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy
JP5272441B2 (ja) * 2008-02-20 2013-08-28 ミツミ電機株式会社 振動発生装置
US8214178B2 (en) * 2008-06-04 2012-07-03 Vibration Technologies, Llc Method and system for optimizing the vibrational characteristics of a structure
JP2010104864A (ja) * 2008-10-28 2010-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 往復振動発生器
JP2011169446A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Mitsumi Electric Co Ltd 板バネおよびレンズ駆動装置
US8645101B2 (en) * 2011-02-10 2014-02-04 Siemens Energy, Inc. Method for monitoring the condition of a vibration sensor
EP2721402B1 (en) * 2011-06-20 2019-09-18 Vibrant Corporation Part evaluation method using both resonance and surface vibration data
JP5874505B2 (ja) * 2012-04-10 2016-03-02 オムロン株式会社 振動エネルギー検出装置、振動エネルギー検出システム
JP6036143B2 (ja) * 2012-10-11 2016-11-30 ミツミ電機株式会社 発電装置
FR2997495B1 (fr) * 2012-10-30 2015-07-24 Eurocopter France Procede de surveillance de capteurs vibratoires
US9097604B2 (en) * 2012-11-30 2015-08-04 The Boeing Company Electrodynamic modal test impactor system and method
EP2921842B1 (de) 2014-03-18 2020-06-24 Russenberger Prüfmaschinen AG Resonanzprüfmaschine
US10024756B2 (en) * 2014-10-28 2018-07-17 Embraer S.A. Method and system for structural health monitoring with frequency synchronization
WO2016117160A1 (ja) * 2015-01-20 2016-07-28 オリンパス株式会社 走査型内視鏡装置
US20190011402A1 (en) * 2016-02-22 2019-01-10 Nec Corporation Inspection device, inspection method, and non-transitory recoding medium storing inspection program
US10660523B2 (en) * 2017-07-07 2020-05-26 Hideo Ando Light-source unit, measurement apparatus, near-infrared microscopic apparatus, optical detection method, imaging method, calculation method, functional bio-related substance, state management method, and manufacturing method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0471533A (ja) * 1990-07-10 1992-03-06 Shiseido Co Ltd 生体表面部の力学特性の測定方法と装置並びにそのためのセンサ内蔵形加振器の構造
US5533381A (en) * 1994-06-10 1996-07-09 Seale; Joseph B. Conversion of liquid volume, density, and viscosity to frequency signals
JPH08152394A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Ohbayashi Corp コンクリート硬化度判定装置および方法
JP2000314730A (ja) * 1999-05-06 2000-11-14 Non-Destructive Inspection Co Ltd 材料の振動疲労管理方法
JP2001056319A (ja) * 1999-08-20 2001-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 青果物選果方法及び青果物選果装置
JP2004085412A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Koden Electronics Co Ltd 固体内部の振動検査装置
JP2008157945A (ja) 2006-12-22 2008-07-10 General Electric Co <Ge> 原子炉のジェットポンプセンシングラインの周波数測定
JP2009186423A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Ntn Corp 検査方法および検査ユニット
US20150253266A1 (en) * 2012-10-19 2015-09-10 Resodyn Corporation Methods and systems for detecting flaws in an object
JP2015111091A (ja) 2013-11-06 2015-06-18 パナソニック株式会社 センサ装置、異常検知システム
JP2016053548A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 鈴木　基行 非破壊検査装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3617699A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110631790A (zh) * 2019-09-25 2019-12-31 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
CN110631790B (zh) * 2019-09-25 2022-01-25 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
US12501009B2 (en) 2023-03-27 2025-12-16 Seiko Epson Corporation Projector device, projector, supporting device, abnormality determination device, and abnormality determination method

Also Published As

Publication number Publication date
CN110573874A (zh) 2019-12-13
US20200057029A1 (en) 2020-02-20
EP3617699A1 (en) 2020-03-04
EP3617699A4 (en) 2021-01-06
JP7177355B2 (ja) 2022-11-24
EP3617699B1 (en) 2024-10-23
CN110573874B (zh) 2023-03-14
JPWO2018198665A1 (ja) 2020-03-12
US20220120716A1 (en) 2022-04-21
US12247951B2 (en) 2025-03-11
US11249052B2 (en) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018198665A1 (ja) 検出システムおよび検出方法
JP5888486B2 (ja) 発電装置、発電装置の制御方法、電子機器、および移動手段
EP3737924B1 (en) Integration of proximity sensors with magnetostrictive torque sensors
US20110048133A1 (en) Vibration element coupled with non-linear force to improve non-resonant frequency response
GB2539529A (en) System, apparatus, and method for resonator and coriolis axis control in vibratory gyroscopes
US8610331B2 (en) Driving method for piezoelectric vibrator, and dust removing device and ultrasonic motor using the driving method
JP7101088B2 (ja) 地盤締固めのためのデバイスおよびそれを操作しモニタするための方法
CN104364623B (zh) 驻极体型振动检测系统、外部振动信息的生成方法、关于外部振动的传递函数信息的生成方法、外部振动信息的生成程序以及关于外部振动的传递函数信息的生成程序
CN109387796B (zh) 用于磁致伸缩式扭矩传感器的改进的间隙补偿
JP2005277471A (ja) スピーカ
US10488199B2 (en) Gyroscope with piezoelectric monocrystal transducers
CN222505652U (zh) 用于振弦传感器的振动桥以及振弦传感器
JP6232961B2 (ja) 変位量検出装置、および変位量検出方法
US7415879B2 (en) Angular velocity sensor and angular velocity detector
JP5285861B2 (ja) 荷重変換用音叉振動装置
KR101821953B1 (ko) 관성형 가진기
JP7488865B2 (ja) ボルトの緩み推定装置、ボルトの緩み推定方法及びボルトの緩み推定プログラム
KR20170019754A (ko) 피에조 액추에이터 구동 방법 및 장치
WO2016035707A1 (ja) 圧電振動装置の駆動装置及び駆動方法
JP6183160B2 (ja) 振動発電装置
JP6463173B2 (ja) 加速度取得装置、タイヤ、及びタイヤの製造方法
JP2006250643A (ja) 角速度センサの異常検出装置
JPH099652A (ja) 超音波モータの駆動装置
JP2008026062A (ja) エンジンブロックの振動伝達特性解析装置
JP2007178386A (ja) 複合センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18791366

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019515177

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018791366

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018791366

Country of ref document: EP

Effective date: 20191128