CN117129560A - 罐的评价方法和罐的评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种在破裂前高精度地检测高压罐的破裂的罐的评价方法和罐的评价装置。将基于所计测出的声发射或者声音获得的指标变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。

Description

罐的评价方法和罐的评价装置
技术领域
本公开涉及罐的评价。
背景技术
储藏作为燃料电池车的燃料的氢的高压罐具有形成该高压罐的内部空间的衬里，并通过相对于该衬里在其外周设置浸渍有树脂的纤维层而形成加强层，由此实现了较高的强度。
在专利文献1中公开了在高压罐的评价方法中计测AE(声发射)信号，并基于表示该信号数的时间变化的命中率来检测罐破裂的征兆。这里，将命中率不增加而变为了饱和状态时判断为罐的破裂的征兆。
专利文献1：国际公开WO2009/008515
虽然通过专利文献1的方法也能够检测高压罐的破裂的征兆，但是根据高压罐(例如大小)，微小龟裂的产生不易饱和，命中率的增加不饱和的情况也不少，因此需要能够以更高的精度判断破裂的征兆。
发明内容
本公开是鉴于这些实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够在破裂前高精度地检测高压罐的破裂的评价方法。另外，提供一种用于该评价方法的评价装置。
本申请公开一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，上述罐的评价方法具有：对罐进行加压并且计测声发射的过程；和基于所计测出的声发射来计算累积声发射能量的过程，将累积声发射能量的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力。
另外，本申请公开一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，上述罐的评价方法具有：对罐进行加压并且计测声发射的过程；和基于所计测出的声发射来计算波形持续时间的过程，将波形持续时间的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力。
另外，本申请公开一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，上述罐的评价方法具有：对罐进行加压并且计测声发射的过程；和基于所计测出的声发射来计算单波形的声发射能量的过程，将单波形的声发射能量变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。这里也可以将阈值设为1×108(eU)～10×108(eU)。
另外，本申请公开一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，上述罐的评价方法具有对罐进行加压并且计测声音的过程，将声音的振幅与频率的至少一方变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。
并且，在上述的罐的评价方法中，也可以将在破裂紧前压力上加上规定值后的压力作为推断破裂压力。
另外，本申请公开一种罐的评价装置，其中，上述罐的评价装置具有：声发射传感器，配置于罐；和运算装置，从声发射传感器取得声发射数据并进行运算，在运算装置中，基于声发射数据计算累积声发射能量，并进行将累积声发射能量的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
另外，本申请公开一种罐的评价装置，其中，上述罐的评价装置具有：声发射传感器，配置于罐；和运算装置，从声发射传感器取得声发射数据来进行运算，在运算装置中，基于声发射数据来计算波形持续时间，并进行将波形持续时间的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
另外，本申请公开一种罐的评价装置，其中，上述罐的评价装置具有：声发射传感器，配置于罐；和运算装置，从声发射传感器取得声发射数据来进行运算，在运算装置中，基于声发射数据来计算单波形的声发射能量，并进行将单波形的声发射能量变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力的运算。这里，也可以将阈值设为1×108(eU)～10×108(eU)。
另外，本申请公开一种罐的评价装置，其中，上述罐的评价装置具有：集音器，配置于罐；和运算装置，从集音器取得声音数据来进行运算，在运算装置中，基于声音数据来进行将声音的振幅与频率的至少一方变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
在上述罐的评价装置中，在运算装置中，能够将在破裂紧前压力上加上规定值后的压力作为推断破裂压力。
根据本公开，能够在破裂前高精度地检测罐的破裂。
附图说明
图1是示意性地表示高压罐10的外观的图。
图2是示意性地表示高压罐10的剖面的图。
图3是对评价装置20的结构进行说明的图。
图4是对运算装置22的结构进行说明的图。
图5是对评价方法S10进行说明的图。
图6是对累积AE能量增加率进行说明的图。
图7是表示实际的例子所涉及的压力与累积AE能量的关系的图。
图8是对评价方法S20进行说明的图。
图9是对波形持续时间增加率进行说明的图。
图10是对评价方法S30进行说明的图。
图11是对单波形的AE能量与破裂的关系进行说明的图。
图12的(a)是表示阈值前的AE波形的例子的图，图12的(b)是表示阈值后的AE波形的例子的图。
图13是对评价装置30的结构进行说明的图。
图14是对评价方法S40进行说明的图。
图15是表示基于时间的检测的声音的振幅的图。
附图标记说明
10…高压罐；11…衬里；12…加强层；13…保护层；14…接头；20…评价装置；21…AE传感器；22…运算装置；30…评价装置；31…集音器；32…运算装置。
具体实施方式
1.高压罐的构造
在图1中示意性地示出一个方式所涉及的高压罐10的外观，在图2中示意性地示出沿着高压罐10的轴线的剖面。由上述图可见，在本方式中，高压罐10具有衬里11、加强层12、保护层13以及接头14。以下对各结构进行说明。
1.1.衬里
衬里11是划分高压罐10的内部空间的中空的部件。衬里11只要由能够不泄漏地保持收纳于其内部空间的物质(例如氢)的材料构成即可，材料能够使用公知的材料。具体而言，例如由尼龙树脂、聚乙烯系的合成树脂、不锈钢、铝等金属等构成。
衬里11的厚度并不特别地限定，但是优选是0.5mm～1.0mm。
1.2.加强层
加强层12遍及多个层层叠纤维，并且具有浸渍于该纤维并固化的树脂。由纤维形成的层是在衬里11的外表面卷绕几层纤维束至规定的厚度而构成的。
加强层12的厚度由所需的强度决定，因此并不特别地限定，但是为10mm～30mm左右。
加强层12的纤维束使用碳纤维，纤维束是碳纤维成为束并具有规定的剖面形状(例如长方形剖面)的带状。具体而言，并不特别地限定，但是能够举出剖面形状是宽度为6mm～10mm、厚度为0.1mm～0.15mm左右的长方形。纤维束所包含的碳纤维的量也不特别地限定，但是例如能够举出由36000条左右的碳纤维构成。
在加强层12中，浸渍于纤维并固化的树脂只要是能够由此提高纤维的强度的树脂，就不特别地限定。在该树脂中，例如能够举出通过热而固化的热固化树脂，例如存在包含胺系或者酐系的固化促进剂、和橡胶系的强化剂在内的环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。除此之外，也能够举出通过以环氧树脂为主剂并将固化剂混合于其中而固化的树脂组合物。由此，通过在从使主剂与固化剂混合起到固化为止的期间使作为其混合物的树脂组合物到达并浸透于纤维层，从而自动地固化。
1.3.保护层
保护层13是根据需要配置于加强层12的外周的层，在设置时例如缠绕玻璃纤维并将树脂浸渍于其中而成。可以考虑所浸渍的树脂与加强层12相同。由此能够对高压罐10赋予耐冲击性。
保护层13的厚度并不特别地限定，但是能够为1.0mm～2.0mm左右。
1.4.接头
接头14是分别安装于衬里11的两个开口端的部件，其中一个作为将高压罐10的内外连通的开口发挥功能，并且作为用于在高压罐10安装配管、阀的安装部发挥功能。
此外，在衬里11由金属构成的情况下，无需另外设置接头，只要从衬里11连续地形成与接头相同的形状即可。
2.基于声发射的评价
2.1.评价装置
边参照附图边对一个例子所涉及的评价装置20进行说明。图3是与作为评价对象的高压罐10一起概念性地表示评价装置20的结构的图。评价装置20是在破裂前检测并报告伴随着高压罐10的内压的上升的高压罐10的破裂的装置。这里，对评价装置要求以尽量接近达到破裂的压力的破裂前的压力进行检测。当在破裂前进行破裂的征兆的检测时，在安全侧辨别比较容易，但是若在过度安全侧辨别破裂，则不能适当地把握高压罐的内压与破裂的关系，如破坏方式、不破裂地推断破裂压力等。根据本方式，能够以接近达到破裂的压力的破裂前的压力(破裂压力的数MPa以内)检测破裂征兆。
在评价装置20中，通过声发射(AE)检测伴随着流体(例如氢)向高压罐10的填充的破裂的征兆。AE是在对材料施加力时积蓄于材料的形变能量伴随着变形而释放的过程中作为弹性波而放出的现象，将该弹性波称为AE波。即，在流体向高压罐10的填充中，在该过程中在高压罐10产生变形，伴随着该变形而产生AE波。在评价装置20中，通过该AE波的检测和处理而获得高压罐10的破裂的征兆。
因此，评价装置20具备：声发射传感器(AE传感器)21，检测从作为评价对象的高压罐10产生的声发射(AE)；和运算装置22，取得由AE传感器21获得的信息(数字信号)来辨别是否达到破裂。
2.1.1.AE传感器
AE传感器21是安装于高压罐10的表面并检测在高压罐10产生的AE波的传感器。作为AE传感器21，能够使用公知的传感器，例如具备压电元件等而构成。
只要能够有效地检测在高压罐10产生的AE波，AE传感器21向高压罐10的配置就不特别地限定，因此应用所需的位置和数量的AE传感器。例如，能够举出若能够通过一个AE传感器21进行检测，则AE传感器21配置于高压罐10的表面中的中央，并能够举出若高压罐10的长度(两个接头14的距离)大于1.5m，则根据其大小而应用多个AE传感器21等。
2.1.2.运算装置
运算装置22对由AE传感器21检测出的AE波的数字数据进行运算，辨别破裂的征兆。如图4概念性地所示，运算装置22具备作为处理器并进行运算的CPU(CentralProcessing Unit，中央运算单元)22a、作为作业区域发挥功能的RAM(Random AccessMemory)22b、作为记录介质发挥功能的ROM(Read-Only Memory)22c、作为可通过有线或无线的方式将信息接收于运算装置22的接口的接收部22d、以及作为可通过有线或无线的方式将信息从运算装置22向外部发送的接口的发送部22e。
因此，运算装置22经由接收部22d、发送部22e与AE传感器21、其他的器件连接，并构成为能够进行信号的发送、接收。
在运算装置22保存有对来自AE传感器21的AE波的数据(信号)进行处理来辨别是破裂的征兆的程序。在评价装置20中，作为硬件资源的CPU22a、RAM22b、以及ROM22c与程序协作。具体而言，通过CPU22a在作为作业区域发挥功能的RAM22b执行在ROM22c记录的计算机程序，从而实现以破裂征兆辨别为首的各种功能。将CPU22a取得或者生成的信息储存于RAM22b。另外，也可以在运算装置22的内部、外部另外具备记录介质，并在此记录程序、各种数据。
在本方式中，运算装置22从AE传感器21经由接收部22d取得来自AE传感器21的AE波数据。而且运算装置20基于所获得的数字数据，使用在ROM22c、其他的记录介质记录的数据库等，并且执行在ROM22c、其他的记录介质记录的计算机程序，进行运算处理，进行破裂的辨别，并记录于RAM22b、记录介质。用于破裂辨别的具体的内容之后进行说明。对于破裂辨别的结果而言，从发送部22e向显示器24等输出所需的信息。
这样的运算装置22典型地能够由计算机构成。因此，在运算装置22中，在接收部22d连接有用于操作运算装置22的输入单元(键盘、鼠标等)23。
2.2.破裂辨别
接着，对破裂辨别的具体的方法进行说明。在以下所示的方式中，如上述那样，通过由运算装置22处理在AE传感器21中获得的AE波数据来进行破裂辨别。因此，这里虽然对破裂辨别的方法进行说明，但是为了该方法的具体的执行，制作具有与该方法的各过程对应的各步骤的计算机程序，记录于运算装置22的ROM22c、记录介质并执行，由此能够进行破裂辨别。以下，对实施例1～实施例3所涉及的破裂辨别方法进行说明，但是通过如上述那样将基于它的计算机程序记录于运算装置22的ROM22c、记录介质，从而作为评价装置20的一个结构元件发挥功能。
2.2.1.实施例1
在图5中示出了实施例1所涉及的破裂辨别方法S10的流程。由图5可见，本方式的破裂辨别方法S10具有加压开始的过程S11、AE波数据取得的过程S12、累积AE能量运算的过程S13、累积AE能量急剧增加判定的过程S14、加压停止的过程S15以及破裂压力推断的过程S16。以下，对各过程进行说明。
2.2.1a.加压开始的过程
加压开始的过程S11(存在记载为“过程S11”的情况。)是开始高压罐的内侧的加压的过程。加压的手段、加压的速度能够根据成为评价对象的高压罐而适当地设定。例如在使用于燃料电池的氢罐的情况下，能够通过氢向高压罐内的填充(或者氢以外的流体的填充)来加压。
另外，加压(升压)的速度例如能够举出通常的氢填充速度中的升压速度(0.15MPa/秒～0.35MPa/秒)等。
从在过程S11中开始加压起到后述的加压停止的过程S15，连续地进行加压。
2.2.1b.AE波数据取得的过程
在AE波数据取得的过程S12(存在记载为“过程S12”的情况。)中，从高压罐取得AE波的数据。具体而言，在使用了上述的评价装置20的情况下，通过运算装置22从设置于高压罐10的AE传感器21取得AE波数据来进行。这里，AE波的取得的间隔并不特别地限定，但是例如能够以40MHz左右的取样速率来取得。
2.2.1c.累积AE能量运算的过程
在累积AE能量运算的过程S13(存在记载为“过程S13”的情况。)中，进行获得累积AE能量的运算。累积AE能量是以下那样的值。
所获得的AE波数据具有AE波形，夹着基准线具有振幅(并不是恒定的)(反复不是恒定的周期)而形成波形。在AE波形中将从超过了设定好的某个设定值的点起到低于设定好的波形分离时间设定值的点作为1个波来计数，根据被该1个波的波形和基准线包围的面积而获得AE能量。而且，累积AE能量是将每0.1MPa产生的所有的AE能量的值累积后的值。
在本方式中，使用Vallen公司的Vakken Acquition来进行运算。
2.2.1d.累积AE能量急剧增加判定的过程
在累积AE能量急剧增加判定的过程S14(存在记载为“过程S14”的情况。)中，判定在过程S13中获得的累积AE能量是否急剧增加。当在过程S14中判定为累积AE能量急剧增加的情况下，选择是而进入至加压停止的过程S15。另一方面，当在过程S14中判定为累积能量没有急剧增加的情况下，返回至过程S12，进行AE波数据的取得。
如图6示意性所示，累积AE能量是否急剧增加能够通过作为累积AE能量的增加量ΔE相对于高压罐内的压力增加量Δp的比率的累积AE能量增加率(ΔE/Δp)是否超过阈值来判定。具体的阈值能够根据高压罐的结构等而适当地设定，但是例如能够举出每0.1MPa增加的累积AE能量是50×107(eU)、即累积AE能量增加率是5×109(eU/MPa)。这里，如后述的那样，1(eU)＝10－14(V2s)。
在图7中示出了基于实际的测定结果的图。在图7中横轴表示高压罐内的压力(MPa)，纵轴表示累积AE能量(eU)。由该图可见，在压力P1时累积AE能量(eU)急剧增加，从此时开始累积AE能量增加率超过了阈值。而且，将该P1设为破裂紧前压力。
2.2.1e.加压停止的过程
在加压停止的过程S15(存在记载为“过程S15”的情况。)中，当在过程S14中为是时，停止高压罐内的加压。可以在停止加压后使高压罐内的压力缓慢地降低，也可以维持高压罐内的压力。但是，认为在过程S15的时刻高压罐的损伤会发生某种程度的加剧，若维持压力，则达到破裂的可能性较高，因此优选使压力降低。
2.2.1f.破裂压力推断的过程
在破裂压力推断的过程S16(存在记载为“过程S16”的情况。)中，推断高压罐的破裂压力并进行报告。所推断的高压罐的破裂压力基于过去预先进行高压罐的破裂试验时的AE数据来进行。因此，将破裂紧前压力与基于进行了破裂试验的AE数据的规定值相加得到的压力作为推断破裂压力。根据本方式，能够减小破裂紧前压力与推断破裂压力之差。例如，能够使推断破裂压力与破裂紧前压力之差为10MPa以内。在图7所示的例子中，实际上在从破裂紧前压力P1加上5MPa的时刻，高压罐破裂。
通过向显示器的显示等来进行报告。
2.2.2.实施例2
在图8中示出了实施例2所涉及的破裂辨别方法S20的流程。根据图8可知，本方式的破裂辨别方法S20具有加压开始的过程S21、AE波数据取得的过程S22、波形持续时间运算的过程S23、波形持续时间急剧增加判定的过程S24、加压停止的过程S25以及破裂压力推断的过程S26。以下，对各过程进行说明。
2.2.2a.加压开始的过程
加压开始的过程S21(存在记载为“过程S21”的情况。)是开始高压罐的内侧的加压的过程。可以认为过程S21与上述过程S11相同。
2.2.2b.AE波数据取得的过程
在AE波数据取得的过程S22(存在记载为“过程S22”的情况。)中，从高压罐取得AE波的数据。可以认为过程S22与上述过程S12相同。
2.2.2c.波形持续时间运算的过程
在波形持续时间运算的过程S23(存在记载为“过程S23”的情况。)中，运算波形持续时间(duration)。波形持续时间是公知的。在高压罐内的压力的上升的过程中间歇地产生AE波，而波形持续时间是超过某个设定值的振幅的波持续的时间。该设定值能够根据需要决定。即，如上述那样将从AE波超过设定好的设定值的点起到低于设定好的波形分离时间设定值的点作为1个波来计数，而波形持续时间是从超过了该波的设定值的点到低于与波形分离时间相应的设定值为止的时间。
2.2.2d.波形持续时间急剧增加判定的过程
在波形持续时间急剧增加判定的过程S24(存在记载为“过程S24”的情况。)中，判定在过程S23中获得的波形持续时间是否急剧增加。当在过程S24中判定为波形持续时间急剧增加的情况下，选择是而进入至加压停止的过程S25。另一方面，当在过程S24中判定为波形持续时间没有急剧增加的情况下，返回至过程S22，进行AE波数据的取得。
如图9示意性地所示，波形持续时间是否急剧增加能够通过作为波形持续时间的增加量ΔT相对于高压罐内的压力增加量Δp的比率的波形持续时间增加率(ΔT/Δp)是否超过阈值来判定。具体的阈值能够根据高压罐的结构等而适当地设定。
而且，将首次超过了阈值时的压力作为破坏紧前压力。
2.2.2e.加压停止的过程
在加压停止的过程S25(存在记载为“过程S25”的情况。)中，当在过程S24中为是时，停止高压罐内的加压。可以在停止加压后使高压罐内的压力缓慢地降低，也可以维持高压罐内的压力。但是，认为在过程S25的时刻高压罐的损伤发生了某种程度的加剧，若维持压力，则达到破裂的可能性较高，因此优选使压力降低。
2.2.2f.破裂压力推断的过程
在破裂压力推断的过程S26中，推断并报告高压罐的破裂压力。所推断的高压罐的破裂压力基于过去预先进行高压罐的破裂试验时的AE数据而进行。因此，将破裂紧前压力与基于进行了破裂试验的AE数据的规定值相加得到的压力作为推断破裂压力。根据本方式，能够减小破裂紧前压力与推断破裂压力之差。例如，能够使推断破裂压力与破裂紧前压力之差为10MPa以内。
通过向显示器的显示等来进行报告。
2.2.3.实施例3
在图10中示出了实施例3所涉及的破裂辨别方法S30的流程。由图10可见，本方式的破裂辨别方法S30具有加压开始的过程S31、AE波数据取得的过程S32、单波形的AE能量运算的过程S33、是否为阈值以上的判定的过程S34、加压停止的过程S35以及破裂压力推断的过程S36。以下，对各过程进行说明。
2.2.3a.加压开始的过程
加压开始的过程S31(存在记载为“过程S31”的情况。)是开始高压罐的内侧的加压的过程。可以认为过程S31与上述过程S11相同。
2.2.3b.AE波数据取得的过程
在AE波数据取得的过程S32(存在记载为“过程S32”的情况。)中，从高压罐取得AE波的数据(信号)。可以认为过程S32与上述过程S12相同。
2.2.3c.单波形的AE能量运算的过程
在单波形的AE能量运算的过程S33(存在记载为“过程S33”的情况。)中，按照AE波的每个单波形来运算AE能量。这里，单波形的AE能量是AE波的信号的平方的时间积分值，这与对将AE波的信号的各点的电压值平方后的值乘以取样间隔而得的值大体一致，能够用1(eU)＝10－14(V2s)来表示。
2.2.3d.是否为阈值以上的判定的过程
在是否为阈值以上的判定的过程S34(存在记载为“过程S34”的情况。)中，判定在过程S33中获得的单波形的AE能量是否为阈值以上。当在过程S34中判定为单波形的AE能量为阈值以上时，选择是并进入至加压停止的过程S35。另一方面，当在过程S34中判定为单波形的AE能量低于阈值时，返回至过程S32，进行AE波的数据的取得。而且，将首次变为了阈值以上时的压力作为破坏紧前压力。
如图11所示，发明人认识到在破裂紧前单波形的AE能量变高。在图11中，横轴表示时间，示出了在使高压罐内压上升的过程中的单波形的AE能量的变化。由图11可见，单波形的AE能量在高压罐破裂紧前急剧上升。在图12中示出了AE波形的一部分。图12的(a)是阈值前的波形，图12的(b)是阈值后的波形。可见在阈值的前后，AE波形大幅度变化，振幅变大。
单波形的AE能量的判定中的阈值根据高压罐的大小、构造、种类而不同，按照罐的每个种类而预先获得阈值即可，并不特别地限定。但是，发明人们的研究的结果是，并不局限于这些罐的大小、构造、种类，作为该阈值能够举出1×108(eU)～10×108(eU)的任意一个，优选为5×108(eU)。由此如后述那样起到效果。此外，在罐内压力为低压的状态(阈值前)下获得的单波形的AE能量为1×105(eU)以下。
2.2.3e.加压停止的过程
在加压停止的过程S35(存在记载为“过程S35”的情况。)中，当在过程S34中为是时，停止高压罐内的加压。可以在停止加压后使高压罐内的压力缓慢地降低，也可以维持高压罐内的压力。但是，可以认为在过程S35的时刻高压罐的损伤发生了某种程度的加剧，若维持压力，则达到破裂的可能性较高，因此优选使压力降低。
2.2.3f.破裂压力推断的过程
在破裂压力推断的过程S36中推断并报告高压罐的破裂压力。所推断的高压罐的破裂压力基于过去预先进行高压罐的破裂试验时的AE数据而进行。因此，将破裂紧前压力与基于进行了破裂试验的AE数据的规定值相加得到的压力作为推断破裂压力。根据本方式，能够减小破裂紧前压力与推断破裂压力之差。例如，能够使推断破裂压力与破裂紧前压力之差为10MPa以内。
通过向显示器的显示等来进行报告。
2.3.效果等
根据本方式的装置和方法，不使高压罐破裂就能够高精度地推断高压罐破裂压力。根据发明人们的研究，在AE波的其他的特征值(AE计数数量、最大振幅值等)的情况下，其大小偏差较大，按照每个高压罐差异也较大，从而难以使破裂压力推断的精度提高。与此相对地，根据本方式，不使高压罐破裂就能够高精度地推断高压罐破裂压力，容易在高压罐的破裂紧前的剖面观察、防止设备损伤的同时进行开发评价。
另外，在方式3中，用单波形的AE能量进行判定，因此与从获得方式1那样的累积值、方式2的持续时间开始的判定相比，能够缩短用于判定的时间，能够获得更准确的破裂紧前状态。
3.基于声音的评价
3.1.评价装置
边参照附图边对一个例子所涉及的评价装置30进行说明。图13是与作为评价对象的高压罐10一起概念性地示出评价装置30的结构的图。评价装置30是在破裂前检测并报告伴随着高压罐10的内压的上升的高压罐10的破裂的装置。这里，对评价装置要求以尽量接近达到破裂的压力的破裂前的压力进行检测。在破裂前进行破裂的征兆的检测时，在安全侧辨别比较容易，但是若在过度安全侧辨别破裂，则不能适当地把握破坏方式、不破裂地推断破裂压力之类的高压罐的内压与破裂的关系。根据本方式，能够以接近达到破裂的压力的破裂前的压力(破裂压力的数MPa以内)来检测破裂征兆。
在评价装置30中，通过声音检测伴随着流体(例如氢)向高压罐10的填充的破裂的征兆。发明人认识到若使高压罐10的内压上升，则在其破裂紧前产生特征性的声音。而且，利用该声音来用于破裂征兆的检测。
因此，评价装置30具备检测从作为评价对象的高压罐10产生的声音的集音器31、和取得由集音器31获得的信息(数字信号)来辨别是否达到破裂的运算装置32。
3.1.1.集音器
集音器31是收集从高压罐10发出的声音的传感器。作为集音器31，能够使用公知的集音器，例如能够举出集音麦克。
只要能够有效地检测在高压罐10产生的声音，集音器31的数量、配置就不特别地限定，因此应用于所需的位置。例如，能够举出在将高压罐10的轴线方向的大小作为全长时，在其中央部而与罐表面远离200mm的位置配置一个集音器。但是，如上述那样，并不限定于此，能够根据条件而适当地设定。
3.1.2.运算装置
运算装置32对由集音器31检测到的声音的数字数据进行运算，并辨别破裂的征兆。可以认为其具体的形态与上述的运算装置22相同，代替AE传感器21而将集音器31与接收部22d可通信地连接，并如之后所示的那样对所获得的声音进行评价。
3.2.破裂辨别
接着，对破裂辨别的具体的方法进行说明。在以下所示的方式中，破裂辨别通过如上述那样由运算装置32对通过集音器31获得的声音数据进行处理来进行。因此，这里，对破裂辨别的方法进行说明，但是为了该方法的具体的执行，制作具有与该方法的各过程对应的各步骤的计算机程序，记录于运算装置32的ROM22c、记录介质并执行，由此能够进行破裂辨别。
以下，对实施例4所涉及的破裂辨别方法进行说明，但是如上述那样通过将基于它的计算机程序记录于运算装置32的ROM22c、记录介质，从而作为评价装置30的一个结构元件发挥功能。
在图14中示出了实施例4所涉及的破裂辨别方法S40的流程。由图14可见，本方式的破裂辨别方法S40具有加压开始的过程S41、声音数据取得的过程S42、是否为阈值以上的判定的过程S43、加压停止的过程S44以及破裂压力推断的过程S45。以下，对各过程进行说明。
3.2.1.加压开始的过程
加压开始的过程S41(存在记载为“过程S41”的情况。)是开始高压罐的内侧的加压的过程，可以认为与上述加压开始的过程S11相同。
3.2.2.声音数据取得的过程
在声音数据取得的过程S42(存在记载为“过程S42”的情况。)中，取得从高压罐发出的声音的数据。具体而言，在使用了上述的评价装置30的情况下，通过运算装置32从设置于高压罐10的集音器31取得声音数据来进行该过程。这里，声音的取得的间隔并不特别地限定，但是例如能够以40MHz左右的取样速率来取得。
3.2.3.是否为阈值以上的判定的过程
在是否为阈值以上的判定的过程S43(存在记载为“过程S43”的情况。)中，判定在过程S42中获得的声音是否为阈值以上。当在过程S43中判定为声音为阈值以上时，选择是并进入至加压停止的过程S44。另一方面，当在过程S43中判定为声音低于阈值时，返回至过程S42，进行声音数据的取得。而且，将首次超过了阈值时的压力作为破坏紧前压力。
如在上述的实施例3中说明的那样，发明人认识到在破裂紧前单波形的AE能量变高，进而得出了与此时对应地产生特征性的声音的见解。该声音是通过人的听觉也能够确认的尖锐的声音(“叮当响”那样的声音)。因此，专心研究的结果是，发现了在该破裂紧前产生与此前不同的频率和/或振幅的声音。在图15中，示出了声音的波形，横轴是时间(秒)。根据图15可知，在破裂紧前声音的振幅变大。另外，获得了破裂紧前的频率也变大这一情况。
声音的阈值根据高压罐的大小、构造、种类、集音器的配置而不同，根据条件预先获得阈值即可，并不特别地限定。但是，发明人们的研究的结果是，并不局限于这些条件，作为该阈值，能够举出振幅为3×104，频带为15kHz。此外，在高压罐内压力为低压的状态下获得的振幅为3×102，频带低于15kHz。
3.2.4.加压停止的过程
在加压停止的过程S44(存在记载为“过程S44”的情况。)中，当在过程S43中为是时，停止高压罐内的加压。可以在停止加压后使高压罐内的压力缓慢地降低，也可以维持高压罐内的压力。但是，可以认为在过程S44的时刻高压罐的损伤发生了某种程度的加剧，若维持压力，则达到破裂的可能性较高，因此优选使压力降低。
3.2.5.破裂压力推断的过程
在破裂压力推断的过程S45中，推断并报告高压罐的破裂压力。所推断的高压罐的破裂压力基于过去预先进行至高压罐的破裂试验时的声音数据而进行。因此，将破裂紧前压力与基于进行了破裂试验的声音数据的规定值相加得到的压力作为推断破裂压力。根据本方式，能够减小破裂紧前压力与推断破裂压力之差。例如，能够使推断破裂压力与破裂紧前压力之差为10MPa以内。
通过向显示器的显示等来进行报告。
3.3.效果等
根据本方式的装置和方法，不使高压罐破裂就能够高精度地推断高压罐破裂压力。根据发明人们的研究，在AE波的其他的特征值(AE计数数量、最大振幅值等)中，其大小偏差较大，按照每个高压罐差异也较大，从而难以使破裂压力推断的精度提高。与此相对地，根据本方式，不使高压罐破裂就能够高精度地推断高压罐破裂压力，容易进行高压罐的破裂紧前的剖面观察、防止设备损伤的同时的开发评价。
另外，根据本方式，在想要简单地检测破裂预兆时，如在使用了AE的计测设备不完备的情况下，是较为有效的。

Claims (12)

1.一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，
所述罐的评价方法具有：
对所述罐进行加压并且计测声发射的过程；和
基于所计测出的所述声发射来计算累积声发射能量的过程，
将所述累积声发射能量的增加率变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。
2.一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，
所述罐的评价方法具有：
对所述罐进行加压并且计测声发射的过程；和
基于所计测出的所述声发射来计算波形持续时间的过程，
将所述波形持续时间的增加率变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。
3.一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，
所述罐的评价方法具有：
对所述罐进行加压并且计测声发射的过程；和
基于所计测出的所述声发射来计算单波形的声发射能量的过程，
将所述单波形的声发射能量变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。
4.根据权利要求3所述的罐的评价方法，其中，
所述阈值是1×108(eU)～10×108(eU)。
5.一种罐的评价方法，是评价罐的方法，其中，
所述罐的评价方法具有对所述罐进行加压并且计测声音的过程，
将所述声音的振幅与频率的至少一方变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的罐的评价方法，其中，
还将在所述破裂紧前压力上加上规定值后的压力作为推断破裂压力。
7.一种罐的评价装置，其中，
所述罐的评价装置具有：
声发射传感器，配置于所述罐；和
运算装置，从所述声发射传感器取得声发射数据来进行运算，
在所述运算装置中，基于所述声发射数据来计算累积声发射能量，并进行将所述累积声发射能量的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
8.一种罐的评价装置，其中，
所述罐的评价装置具有：
声发射传感器，配置于所述罐；和
运算装置，从所述声发射传感器取得声发射数据来进行运算，
在所述运算装置中，基于所述声发射数据来计算波形持续时间，并进行将所述波形持续时间的增加率变为了一定以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
9.一种罐的评价装置，其中，
所述罐的评价装置具有：
声发射传感器，配置于所述罐；和
运算装置，从所述声发射传感器取得声发射数据来进行运算，
在所述运算装置中，基于所述声发射数据来计算单波形的声发射能量，并进行将所述单波形的声发射能量变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
10.根据权利要求9所述的罐的评价装置，其中，
所述阈值是1×108(eU)～10×108(eU)。
11.一种罐的评价装置，其中，
所述罐的评价装置具有：
集音器，配置于所述罐；和
运算装置，从所述集音器取得声音数据来进行运算，
在所述运算装置中，基于所述声音数据来进行将声音的振幅与频率的至少一方变为了阈值以上的压力作为破裂紧前压力的运算。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的罐的评价装置，其中，
在所述运算装置中，将在所述破裂紧前压力上加上规定值后的压力作为推断破裂压力。
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