JPS6021796Y2 - Device for measuring the location of vibration sources and their frequency of occurrence - Google Patents

Device for measuring the location of vibration sources and their frequency of occurrence

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JPS6021796Y2
JPS6021796Y2 JP11464083U JP11464083U JPS6021796Y2 JP S6021796 Y2 JPS6021796 Y2 JP S6021796Y2 JP 11464083 U JP11464083 U JP 11464083U JP 11464083 U JP11464083 U JP 11464083U JP S6021796 Y2 JPS6021796 Y2 JP S6021796Y2
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JP
Japan
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frequency
time difference
occurrence
counter
detector
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JP11464083U
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JPS5952489U (en
Inventor
あきら 北村
Original Assignee
株式会社島津製作所
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、音波、超音波、水面の波のように発生位置
から時間とともに周囲へ伝播してゆく物理現象を検知し
てその発生位置および位置ごとの発生頻度を測定する装
置に関し、特に、材料の非破壊試験の一種であるアコー
スティックエミッション(音響放出)による材料の欠陥
位置とその頻度測定装置に関する。
[Detailed description of the invention] This invention detects physical phenomena that propagate from the location of occurrence to the surroundings over time, such as sound waves, ultrasonic waves, and waves on the water surface, and measures the location of occurrence and the frequency of occurrence at each location. In particular, the present invention relates to a device for measuring the location and frequency of defects in materials using acoustic emission, which is a type of non-destructive testing of materials.

最近、宇宙装置、原子力発電装置のように、材料の信頼
性が厳しく要求される場合があり、材料を破壊に導く初
期の微細なきすを非破壊的に検査する手法としてアコー
スティックエミッション法が注目されている。
Recently, there are cases where the reliability of materials is strictly required, such as in space equipment and nuclear power generation equipment, and the acoustic emission method has attracted attention as a non-destructive method for inspecting the initial minute scratches that lead to material destruction. ing.

これは材料に荷重を作用させると応力が増大してゆく過
程において材料内部の微細なきすから超音波が発する現
象に基づいており、この超音波を材料表面の少なくとも
2点で検知して音源を算出することにより材料の欠陥位
個所を検知しようとするものである。
This is based on the phenomenon that ultrasonic waves are emitted from minute cracks inside the material during the process of increasing stress when a load is applied to the material, and these ultrasonic waves are detected at at least two points on the material surface to locate the sound source. The purpose is to detect the location of defects in the material by calculation.

この欠陥から発生する音波を検知して音源位置を算出す
るデータ処理手段として、従来は専らコンピュータが用
いられており、例えば、A82個所に音検知器が備えら
れている場合、1回検音すごとに計算処理を行って音源
の位置を算出し、この位置に対応したメモリをプログラ
ムで指定してそのメモリの内容をカウントアツプさせる
ことにより音源位置ごとの発生頻度を測定していた。
Conventionally, computers have been used exclusively as data processing means to detect sound waves generated from this defect and calculate the sound source location.For example, if sound detectors are installed at A82 locations, one sound detection The frequency of occurrence for each sound source position was measured by calculating the position of the sound source by performing calculation processing, specifying the memory corresponding to this position in a program, and counting up the contents of that memory.

しかし、このような方法ではプログラムに従って音源位
置の算出がなされるのでプログラムの実行時間が必要と
なって音響放出が連続的に発生した場合に検知ミスをす
る欠点があり、コンピュータの負担が大きく、従って装
置が大規模でかつ高価なものとなる欠点があった。
However, in this method, the sound source position is calculated according to a program, which requires time to execute the program, and has the drawback that detection errors may occur if acoustic emissions occur continuously, and the burden on the computer is large. Therefore, there is a drawback that the apparatus is large-scale and expensive.

この考案は上記の諸欠点を解消するものであって従来コ
ンピュータにより行われた音源等の位置の算出を直接的
かつ簡素な手段で実現させることにより、検知ミスがな
くしかも小型で安価な測定装置を提供するものである。
This invention solves the above-mentioned drawbacks by directly and simply calculating the position of a sound source, etc., which was conventionally done by a computer, thereby eliminating detection errors and creating a compact and inexpensive measuring device. It provides:

次に、この考案を棒状材料の検査装置に実施した場合に
ついて説明する。
Next, a case will be described in which this invention is applied to an inspection device for rod-shaped materials.

第1図はこの実施例の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit diagram of this embodiment.

被検査材料1の両端部には第1の音波検知器2Aおよび
第2の音波検知器2Bが取付けられるそこで電気信号に
変換されて時間差算出回路部3に導入されている。
A first sound wave detector 2A and a second sound wave detector 2B are attached to both ends of the material 1 to be inspected, where the signal is converted into an electrical signal and introduced into the time difference calculation circuit section 3.

時間差算出回路部3は音波検知器2A、2Bの信号を受
けて直ちに音源位置を表す出力信号を発する回路部であ
って、着順判定回路4、到着時間差検出回路5、AND
ゲート回路6.7およびプリセット付リバーシブルカウ
ンタ8より構成されている。
The time difference calculation circuit section 3 is a circuit section that receives the signals from the sound wave detectors 2A and 2B and immediately issues an output signal representing the sound source position, and includes an arrival order determination circuit 4, an arrival time difference detection circuit 5, and an AND
It consists of a gate circuit 6.7 and a reversible counter 8 with preset.

着順判定回路は入力信号Aが信号Bよりも先に到着した
ときに出力Cを発し、逆に入力信号Bが信号Aよりも先
に到着したときに出力りを発するよう構成されている。
The arrival order determining circuit is configured to output an output C when the input signal A arrives before the signal B, and conversely output an output C when the input signal B arrives before the signal A.

また、到着時間差検出回路5は入力Aと入力Bの到着時
間差Δtに相当する時間巾の出力信号Eを発する。
Further, the arrival time difference detection circuit 5 generates an output signal E having a time width corresponding to the arrival time difference Δt between the input A and the input B.

ANDゲート回路6は信号Cが発せられた場合にのみ時
間Δtだけ開かれてクロック信号CLをカウンタ8のア
ップカウント端子に導入する。
The AND gate circuit 6 is opened for a time Δt only when the signal C is issued, and introduces the clock signal CL into the up-count terminal of the counter 8.

ANDゲート回路7は信号が発せられた場合にのみ時間
Δtだけ開かれてクロック信号CLをカウンタ8のダウ
ンカウント端子に導入する。
The AND gate circuit 7 is opened for a time Δt only when a signal is issued, and introduces the clock signal CL into the down-count terminal of the counter 8.

プリセット付リバーシブルカウンタ8はプリセット端子
PSを有しアップカウント端子からの入力パルス信号数
を計算して記憶内容に加算し、ダウンカウント端子から
の入力パルス信号数を計算して記憶内容から減算するカ
ウンタであって、実施例においては説明の簡単化のため
、10ビツトの記憶容量をもち、従って2” = 1.
024の状態をもちうるものとする。
The reversible counter 8 with preset is a counter that has a preset terminal PS and calculates the number of input pulse signals from the up-count terminal and adds it to the stored content, and calculates the number of input pulse signals from the down-count terminal and subtracts it from the stored content. In the embodiment, for simplicity of explanation, it has a storage capacity of 10 bits, so 2'' = 1.
024 states.

クロック信号CLはその周波数fが一定の場合、被検査
材料内の音速Vが定まればパルスの計算値から直ちに距
離を求めることができる。
When the frequency f of the clock signal CL is constant, the distance can be immediately determined from the calculated value of the pulse once the sound velocity V in the material to be inspected is determined.

例えば、f = IMHz、 V =2400yrL/
sの場合、クロックパルスの周期はlμSとなりその
1周期に音波が2.4朋進むことになる。
For example, f = IMHz, V = 2400yrL/
In the case of s, the period of the clock pulse is lμS, and the sound wave travels 2.4 degrees in one period.

このクロック信号CLの周波数fを可変にして材料の種
類、温度等により調整すれば、カウンタの計数値と材料
内の距離を常に一定の関係にすることができる。
By making the frequency f of this clock signal CL variable and adjusting it depending on the type of material, temperature, etc., it is possible to always maintain a constant relationship between the count value of the counter and the distance within the material.

カウンタ8の各ビットの出力線F□〜F9は番地指定線
として中央処理装置CPUに導入されている。
The output lines F□ to F9 for each bit of the counter 8 are introduced into the central processing unit CPU as address designation lines.

なお最小ビットLSBの出力線F。Note that the output line F of the minimum bit LSB.

がCPUに導入されていないのは、後述するように、カ
ウンタの内容を172にするためである。
The reason why is not installed in the CPU is to set the content of the counter to 172, as will be described later.

中央処理装[PUは、マイクロプログラム装置、不揮発
性のメモリ等を内蔵しており、カウンタの出力線F□〜
F9により1回番地線が指定されるとその番地の内容で
ある記憶数値にlが加算される。
The central processing unit [PU has a built-in microprogram unit, non-volatile memory, etc., and the counter output line F□~
When an address line is designated once by F9, l is added to the stored numerical value that is the contents of that address.

この1加算の要求信号として信号EがCPUに導入され
ている。
A signal E is introduced into the CPU as a request signal for this 1 addition.

CPUの他の番地線F1o/F□6は検査エリア指定用
に用いられており、例えばFIO”FIOが01000
00であればCPUの51旙地から1.023I地まで
の51鉢が当該検査エリアに対応している。
Other address lines F1o/F□6 of the CPU are used to specify the inspection area, for example, FIO"FIO" is 01000.
If it is 00, 51 pots from the 51st place of the CPU to the 1.023I place correspond to the inspection area.

次に実施例の作用を第2図の説明図に従って説明する。Next, the operation of the embodiment will be explained with reference to the explanatory diagram of FIG.

検知器2A、2Bの取付けられている間を十等分するよ
うな位置を定めG。
Determine a position that divides the space between the detectors 2A and 2B evenly.

、G1・・・・・・Gloとする。, G1...Glo.

それぞれの位置が音源となった場合の音波が検知器へ到
達する時間差はその最大値を10とすれば両端への距離
差に比例するから図示aのようになる。
If the maximum value is 10, then the time difference in which the sound waves reach the detector when each position becomes the sound source is proportional to the distance difference between the two ends, so that it becomes as shown in the figure a.

カウンタ8の内容を予め10にプリセットしておけば、
中心位置より検知器2Aに近いところでは信号Aが信号
Bよりも先着してカウンタがアップカウンタとして動作
し、中心位置よりも検知器のBに近いところでは信号B
が信号Aよりも先着してカウンタがダウンカウンタとし
て動作するから、カウンタの内容は図示すのようになる
If the contents of counter 8 are preset to 10,
At a location closer to detector 2A than the center position, signal A arrives before signal B and the counter operates as an up counter, and at a location closer to detector B than the center position, signal A arrives before signal B.
arrives before signal A and the counter operates as a down counter, so the contents of the counter are as shown in the figure.

実際にはカウンタの最小ビットLSBの出力F。Actually the output F of the least bit LSB of the counter.

を削除して実質的に(XI/2)の演算処理が行われて
いるから、CPUの番地を指定する信号は図示Cのよう
になる。
Since the arithmetic processing of (XI/2) is essentially performed by deleting , the signal specifying the CPU address becomes as shown in C in the figure.

この数値はとりもなおさず、被検査材料の位置座標にほ
かならない。
This numerical value is nothing but the positional coordinates of the material to be inspected.

このようにして時間差算出回路部3に入力A。In this way, the input A is input to the time difference calculation circuit section 3.

Bが到来すると直ちにカウンタ8が音源位置に対応した
内容になり、その音源装置に係るCPUのメモリ内容に
1が加算される。
Immediately upon arrival of B, the counter 8 changes to the content corresponding to the sound source position, and 1 is added to the memory content of the CPU related to that sound source device.

所定の負荷試験ののちCPUのメモリ内容を出力させれ
ば各音源位置ごとの発生頻度を知ることができる。
By outputting the memory contents of the CPU after a predetermined load test, it is possible to know the frequency of occurrence for each sound source position.

この考案によれば、ゲート回路6又は7を通っタフロッ
クパルスCLをリバーシブルカウンタ8がカウントし、
その計数デジタル値をメモリのアドレス線へ並列に転送
しているので、その間に実質的な時間遅れがなく、頻繁
かつ不規則に発生する振動現象を検知ミスなく正確に測
定記録することができ、或いは、被検体を破壊する前に
負荷を停止させることができる。
According to this invention, the reversible counter 8 counts the tough lock pulses CL through the gate circuit 6 or 7,
Since the counted digital values are transferred in parallel to the address lines of the memory, there is no substantial time delay, and vibration phenomena that occur frequently and irregularly can be accurately measured and recorded without any detection errors. Alternatively, the load can be stopped before destroying the object.

また、従来のようにプログラムによる煩雑な演算処理が
不要となり、ソフトウェア、ハードウェアともに、コン
ピュータの負担が軽減させる効果がある。
Furthermore, complicated arithmetic processing using a program as in the past is unnecessary, and the burden on the computer in terms of both software and hardware is reduced.

従って金属材料の使用前の欠陥検査のみでなく、例えば
原子炉のように高度な安全性が要求される設備の送水管
等に常時装備しておき、運転中に欠陥が発生したときに
これを早期発見する装置などにも広く使用することが経
済面からも可能となる。
Therefore, in addition to inspecting metal materials for defects before they are used, for example, water pipes of equipment that require a high level of safety, such as nuclear reactors, are always equipped with this equipment, and if a defect occurs during operation, it can be checked. From an economical perspective, it is also possible to widely use it in devices for early detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの考案の実施例を示す回路ブロック図である
。 第2図はその実施例の作用説明図である。 1・・・・・・被検査材料、2・・・・・・検知器、3
・・・・・・時間差算出回路部、4・・・・・・着順判
定回路 5・・・・・・到着時間差検出回路、6,7・
・・・・−ANアゲ−回路、8・・・・・・カウンタ。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of this invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of this embodiment. 1... material to be inspected, 2... detector, 3
...... Time difference calculation circuit section, 4... Arrival order determination circuit 5... Arrival time difference detection circuit, 6, 7.
...-AN age circuit, 8...counter.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 振動現象を検知する第1および第2の検知器と、上記検
知器への入力信号の着順を伴走する手段と、上記検知器
への入力信号の到着時間差を測定する手段と、プリセッ
ト付リバーシブルカウンタと、上記第1の検知器に先に
入力信号が到着したとき上記第2の検知器への到着時間
差だけクロック信号を上記リバーシブルカウンタのアッ
プカウント端子へ導入する第1のゲート手段と、上記第
2の検知器に先に入力手段が到着したとき上記第1の検
知器への到着時間差だけのクロック信号を上記リバーシ
ブルカウンタのダウンカウント端子へ導入する第2のゲ
ート手段と、上記リバーシブルカウンタに所定値をプリ
セットする手段と、上記リバーシブルカウンタの内容と
その頻度を記憶するメモリを備えたCPU (中央処理
ユニット)と、上記到着時間差を測定する手段の出力を
上記メモリの加算要求信号として上記CPUへ導入する
回路手段と、上記リバーシブルカウンタの各ビット出力
を上記メモリのアドレスとして並列に導入する回路手段
を有し、上記第1および第2の検知器間に振動現象が発
生したときその発生位置座標に対応した数値が上記リバ
ーシブルカウンタに計数され、且つ、上記メモリ内にそ
の発生頻度と発生位置座標データを記憶するよう構成さ
れた、振動源の位置とその発生頻度測定装置。
first and second detectors for detecting vibration phenomena, means for following the arrival order of input signals to the detectors, means for measuring the arrival time difference of the input signals to the detectors, and a reversible device with a preset. a counter; a first gate means for introducing a clock signal into an up-count terminal of the reversible counter by a time difference of arrival at the second detector when an input signal arrives at the first detector first; a second gate means for introducing a clock signal corresponding to the arrival time difference to the first detector into the down-count terminal of the reversible counter when the input means arrives at the second detector first; A CPU (Central Processing Unit) comprising means for presetting a predetermined value, a memory for storing the contents of the reversible counter and its frequency, and an output of the means for measuring the arrival time difference as an addition request signal of the memory. and a circuit means for introducing each bit output of the reversible counter in parallel as an address in the memory, and when a vibration phenomenon occurs between the first and second detectors, the vibration phenomenon occurs at the occurrence position. A device for measuring the position of a vibration source and its frequency of occurrence, wherein the reversible counter counts a value corresponding to the coordinate, and the frequency of occurrence and the coordinate data of the position of vibration are stored in the memory.
JP11464083U 1983-07-22 1983-07-22 Device for measuring the location of vibration sources and their frequency of occurrence Expired JPS6021796Y2 (en)

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JPS5952489U JPS5952489U (en) 1984-04-06
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