JP2000088817A

JP2000088817A - 打撃判定装置

Info

Publication number: JP2000088817A
Application number: JP10263209A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikeda; 昌広池田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】缶の機密検査やボルトの緩み検査などの打撃
による判定を、周囲の騒音の影響を受けにくく、高い信
頼度で行うことができる打撃判定装置を得る。【解決手段】ボルト１を打撃して、ハンマ２に発生す
るパルス状の振動を振動検出器１１にて検出する。緩ん
でいないボルト１を打撃して発生する振動の最大ピーク
値ＧＳをピーク基準値設定器１６に記憶し、トリガ検出
器１７が動作してから立ち下がり零検出器２４が働くま
での間の時間ＴＳをカウンタ２５で計測して基準値設定
器１０に格納する。次に検査するボルト１を打撃して、
比率演算器１５にて今回の振動波形の最大ピーク値ＧＴ
と先の最大ピーク値ＧＳとの比率（ＧＴ／ＧＳ）を求め
る。トリガ検出器１７が動作してから立ち下がり零検出
器２４が働くまでの間の時間ＴＴを計測し、補正器８に
て比率（ＧＴ／ＧＳ）で除して補正し、比較器９で基準
値ＴＳと比較し所定の範囲内か否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば缶製品の
内容物の判別や気密検査、ボルトの緩み判定、構造物の
表面剥離や割れ・内部傷などの検査、鋳物の内部空洞検
査等に用いられる打撃判定装置に関し、特に周囲の騒音
の影響を受けにくく、判定の信頼性を向上させることが
できるとともに、構成を簡易かつ安価にできる打撃判定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば特開昭５２−１４５２
８２号公報に示された従来の打音検査装置を示す構成図
である。図において、１は対象物である缶、１０２は缶
を打撃し打音を発生させる打撃棒、３は打音を電気信号
に変換するマイクロホン、１０４はマイクロホン３で変
換された電気信号を増幅する増幅器である。１０５は広
帯域フィルタ（広バンドパスフィルタ、以下ＷＢＰＦと
称す）であり、缶の内圧に関係する９００〜２７００
［Ｈｚ］の周波数成分を取り出す。

【０００３】１０６は狭帯域フィルタ（狭バンドパスフ
ィルタ、以下単にＢＰＦと称す）であり、狭帯域特性を
持ち、ＷＢＰＦ１０５から得られた信号を各周波数帯域
毎に分離する。１０７は整流回路であり、ＢＰＦ１０６
から得られる各周波数帯域毎の信号を整流して直流に変
換する。１０８は整流回路１０７から得られる直流信号
を平均化する平均化回路である。なお、ＢＰＦ１０６
は、複数個設けられており、それぞれの通過帯域の中心
周波数の比が一定にされている。また、整流回路１０
７、平均化回路１０８も、上記複数個のＢＰＦ１０６に
対応して複数個設けられている。

【０００４】１０９は周波数演算回路であり、各平均化
回路１０８から得られる信号が入力され、打音の音圧信
号の最大ピークを有する周波数を算出する。１１０は周
波数ゲージ圧変換回路であり、周波数演算回路１０９か
ら得られる周波数をゲージ圧信号に変換する。１１１は
良否判定回路であり、周波数ゲージ圧変換回路１１０か
ら得られるゲージ圧から良否判定を行う。

【０００５】次に動作について説明する。まず、打撃棒
１０２により対象物である缶１を打撃する。このとき発
生する打音はマイクロホン３により検出されて電気信号
に変換され、増幅器１０４により適正なレベルに増幅さ
れる。増幅された電気信号はＷＢＰＦ１０５に入力さ
れ、缶の内圧に関係する９００〜２７００［Ｈｚ］の周
波数帯域が抽出され、各ＢＰＦ１０６に入力される。

【０００６】次に狭帯域特性を持つ複数のＢＰＦ１０６
により各周波数帯域毎の信号が抽出され、整流回路１０
７による直流化と平均化回路１０８による平均化により
各周波数帯域毎の時間的な平均レベルを得る。これらの
平均レベルから周波数演算回路１０９は平均レベルが最
大のレベルとなる周波数を算出し、周波数ゲージ圧変換
回路１１０は得られた周波数から缶内部のゲージ圧を算
出する。良否判定回路１１１は、こうして得られたゲー
ジ圧が規定の圧力範囲にあるかを判断し、範囲外であれ
ば警報を出力する。

【０００７】また、他の例として例えば特開平６−３３
３６号公報に示されたものがある。図１５は、このよう
な従来の打音判定装置を示す構成図である。図におい
て、１２１は診断の対象物である構造物の壁部、１２２
は壁を打撃し打音を発生させる打撃装置、３は打音を電
気信号に変換するマイクロホン、１２３はマイクロホン
３で変換された電気信号を増幅する増幅器である。１２
４はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）であり、壁の診断に
関係する周波数成分のみを信号電圧として取り出す。

【０００８】１２５は判定回路、１２６は基準電圧設定
器、１２７は別の基準電圧設定器であり基準電圧設定器
１２６の設定電圧とは異なる設定電圧に設定されてい
る。判定回路１２５は、ＢＰＦ１２４から得られる信号
電圧と基準電圧設定器１２６，１２７に設定された各設
定電圧とを比較し、基準電圧設定器１２６または基準電
圧設定器１２７に設定された設定電圧よりも高いとき判
別信号を出力する。１２８は画面表示装置であり、判定
回路１２５の結果を画面に表示する。

【０００９】次に動作について説明する。まず、打撃装
置１２２により対象物である壁１２１を打撃する。この
とき発生する打音はマイクロホン３により検出されて電
気信号に変換され、増幅器１２４により適正なレベルに
増幅され、ＷＢＰＦ１０５に入力され、壁部１２１の診
断に関係する周波数帯域が抽出され、判定回路１２５に
入力される。

【００１０】判定回路１２５は、ＢＰＦ１２４からの交
流状態の信号電圧と基準電圧設定器１２６または基準電
圧設定器１２７で設定された設定電圧とを比較し、ＢＰ
Ｆ１２４からの信号電圧が基準電圧設定器１２６または
基準電圧設定器１２７に設定された設定電圧を超えた場
合、画面表示装置１２８に警報を出力する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
打音検査装置においては、評価対象として打撃音をマイ
クロホンで計測する構成となっているので、（１）音を
マクロホンで計測するため周囲騒音の影響を受けて検査
の信頼性が低下する、（２）また、マイクロホン、振動
センサー双方を用いる場合、装置が大型化し、高価とな
る、といった問題があった。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、次のような打撃判定装置を得
ることを目的とする。ａ．周囲の騒音の影響を受けにくく、判定の信頼性を向
上させることができる。また、加振手段に発生する振動
で判定でき、構成も簡易で安価にできる。ｂ．波形分析が容易であり、装置も小型・安価になる。

【００１３】ｃ．対象物に外力を加えたときに加振手段
に発生した振動波形をきめ細かく分析して判定の信頼性
を向上させることができる。

【００１４】ｄ．対象物に加える外力が極端に異なり小
さすぎたり大きすぎたりすると対象物や加振手段に発生
する振動の周波数特性が異なるといった場合の誤った判
定を防止できる。

【００１５】ｅ．振動信号増幅手段の飽和を検出できる
ようにし、増幅振動信号の飽和により比較結果が不正確
になるのを防止する。ｆ．振動信号増幅手段の増幅率の自動調整を行うことに
より、操作性を向上できる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の打撃判定装置においては、対象物に外力を
加える加振手段と、この加振手段の振動を振動信号とし
て検出する振動検出手段と、振動信号を増幅して増幅振
動信号として出力する振動信号増幅手段と、増幅振動信
号の波形分析を行う波形分析手段と、波形分析手段の波
形分析結果と基準値とを比較する比較手段とを設けたも
のである。

【００１７】そして、振動信号はパルス状であり、波形
分析手段は振動信号の立ち上がりから立ち下がりまでの
時間から基本周波数成分を求めるものであり、比較手段
は基本周波数成分とあらかじめ設定された基準値とを比
較するものであることを特徴とする。

【００１８】さらに、波形分析手段は振動信号を複数の
周波数帯毎の時系列信号に変換する変換手段と時系列信
号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽出手段とを有す
るものであり、比較手段は各最大値を基準値と比較する
ものであることを特徴とする。

【００１９】また、変換手段はそれぞれ異なる周波数帯
域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最大
のものを各々最大値として抽出するものであることを特
徴とする。

【００２０】そして、変換手段は振動信号をウェーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき各周
波数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴と
する。

【００２１】さらに、変換手段は振動信号を短時間高速
フーリエ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、
抽出手段は短時間高速フーリエ変換手段による変換結果
に基づき各周波数帯域毎の最大値を抽出するものである
ことを特徴とする。

【００２２】また、基準値は、所定の状態の対象物に外
力を加えたときに加振手段に発生する振動信号に基づい
て設定されるものであることを特徴とする。

【００２３】そして、検出された振動信号の大きさに応
じて、波形分析結果と基準値との関係を補正する補正手
段を設けたことを特徴とする。

【００２４】さらに、振動信号の大きさが所定値を超え
たとき振動検出手段、波形分析手段、及び比較手段の少
なくとも１つの動作の開始を指令する指令手段を設けた
ことを特徴とする。

【００２５】また、検出された振動信号の大きさを予め
設定された基準振動値にて除した比率を求める比率演算
手段と、この比率が所定範囲内であるか否かを判定する
比率判定手段とを設けたことを特徴とする。

【００２６】そして、比率判定手段が比率が所定範囲内
でないと判定したとき比較手段の比較結果を無効にする
無効化手段を設けたことを特徴とする。

【００２７】さらに、増幅振動信号の波高値が所定値を
超えたことを検出するレンジオーバ検出手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００２８】また、振動信号増幅手段の増幅率を自動的
に設定する増幅率自動設定手段を設けたことを特徴とす
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】対象物に外力を加えて対象物の状
態を判定する場合に、対象物によっては対象物から発す
る音や振動によらなくてもハンマなどの加振手段に発生
する振動波形を分析することにより、対象物の状態を判
定できる。この場合、対象物の音を検出するマイクロホ
ンなどを用いなくてもよいので、周囲の騒音の影響を受
けにくく、判定の信頼性を向上させることができる。ま
た、加振手段の振動検出だけでよいので、操作が容易で
あり、装置も簡易、安価になる。さらに、可搬式とする
場合、ハンマなどの加振手段に振動検出手段を取り付け
て、振動増幅手段と波形分析手段と比較手段とを一体に
収容したものと連結すればよく、操作性も優れたものに
なる。

【００３０】そして、加振手段の振動波形がパルス状で
ある場合は、振動信号の立ち上がりから立ち下がりまで
の時間と振幅の最大値とから基本周波数成分を求めれば
よいので、波形分析が容易であり、打撃判定装置も小型
で安価なものになる。

【００３１】また、ハンマなど加振手段に発生する振動
の波形が、パルス状ではなくもっと複雑な場合には、振
動信号を複数の特定周波数帯毎の時系列信号に変換する
変換手段と時系列信号の最大値を上記周波数帯域毎に抽
出する抽出手段とを有する波形分析手段を設け、抽出さ
れた時系列信号の各最大値を基準値と比較することによ
り、加振手段に発生した振動の波形をきめこまかく分析
でき、複合周波数を特徴とする振動であって主成分以外
の周波数に特徴が現れる場合にも、判定の信頼性を向上
させることができる。

【００３２】振動信号を複数の特定周波数帯毎の時系列
信号に変換する変換手段としては、複数のアナログバン
ドパスフィルタやデジタルバンドパスフィルタなどの帯
域フィルタ、ウェーブレット変換手段、短時間高速フー
リエ変換手段等を用いることができる。

【００３３】そして、基準とする状態の対象物に外力を
加えたときに加振手段に発生する振動に基づき基準値を
設定することにより、基準値の設定が容易になり、装置
の操作性も向上する。

【００３４】さらに、検出された振動信号の大きさに応
じて波形分析結果と基準値との関係を補正することによ
り、加振手段に発生する振動の大きさのばらつきの影響
が補正され、判定の信頼度が向上する。

【００３５】また、振動信号の大きさが所定値を超えた
とき、振動検出手段、波形分析手段、及び比較手段の少
なくとも１つの動作の開始を指令する指令手段を設ける
と、周囲からのノイズ等により誤動作する等の周囲から
の影響を軽減でき、判定の信頼性が向上する。

【００３６】そして、検出された振動信号の大きさを予
め設定された基準振動値にて除した比率を求める比率演
算手段と、この比率が所定範囲内であるか否かを判定す
る比率判定手段とを設け、対象物に与える外力が極端に
異なり小さすぎたり大きすぎたりすると加振手段に発生
する振動の周波数特性が異なるといった場合に、誤った
判定を防止する。

【００３７】さらに、増幅振動信号の波高値が所定値を
超えたことを検出するレンジオーバ検出手段を設け、振
動信号増幅手段の飽和を検出できるようにし、増幅振動
信号が所定値を超えたことを、すなわち振動信号増幅手
段が飽和するような大きな信号が入力されたことを検出
して、測定精度が低下するのを防止することができる。

【００３８】また、振動信号増幅手段の増幅率を適切な
レンジとなるように自動で調整し、Ｓ／Ｎ比の低下を防
止するとともに、診断の信頼性を向上させる。さらに、
増幅率の自動調整を行うことにより、操作性が向上す
る。

【００３９】実施の形態１．以下、この発明の実施の一
形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は打撃判定
装置としての打撃検査装置の構成を示す構成図、図２は
動作を説明するための説明図である。図１において、１
は対象物であり具体的には例えばボルト、２はボルト１
を打撃するハンマ、１１はハンマ２に取り付けられ振動
を電気信号に変換する振動検出器である。１２は振動検
出器１１で変換された電気信号を増幅する増幅器であ
る。

【００４０】１４は増幅器１２の出力する増幅信号の最
大ピーク値を記憶するピークホールド、１５はピークホ
ールド１４の記憶値とピーク基準値設定器１６に格納さ
れた基準値との比率を求める比率演算器である。１７は
増幅器１２の出力する増幅信号からトリガを検出するト
リガ検出器である。２４は増幅器１２からの信号に対し
て振動立ち下がりの零を検出し、立ち下がり出力を行う
立ち下がり零検出器、２５はトリガの検出から立ち下が
り検出までの間クロック発信器２６からのクロックをカ
ウントするカウンタである。

【００４１】２６は一定の周期でクロックを発信するク
ロック発信器である。８は比率演算器１５から得られる
比率からカウンタ２５が出力する計測時間値を補正する
補正器、９は補正器８の出力と基準値設定器１０に格納
された基準値とを比較する比較器である。１８は比較器
９からの比較結果を基に警報を出力する警報器である。

【００４２】次に動作を説明する。まず、基準となる対
象物を用いて各基準値を設定する基準値設定モードにつ
いて述べる。ハンマ２により対象物としての基準とする
ボルト１を打撃して外力を与える。ハンマ２に発生した
振動を振動検出器１１で電気信号に変換し、増幅器１２
で適当な利得を与える。このときの増幅器１２の出力波
形は図２の波形Ｓのようなパルス状の波形である。

【００４３】この波形Ｓは、ボルト１が緩んでいない正
常な状態のときの波形である。ピークホールド１４は、
トリガ検出器１７からのトリガ出力によりピークホール
ドの動作を開始し、増幅器１２の出力波形Ｓから最大ピ
ーク値ＧＳを抽出し、ピーク基準値設定器１６に記憶す
る。比率演算器１５は、基準設定モードであって、ピー
クホールド１４の記憶値ＧＳとピーク基準値設定器１６
のピーク基準値ＧＳは同じであるので、比率１を出力す
る。

【００４４】トリガ検出器１７は増幅器１２からの信号
とあらかじめ設定された基準値Ｇ０（図２）との比較を
行い、信号がこの基準値Ｇ０を超えた時刻Ｔ１において
トリガ出力を行う。立ち下がり零検出器２４は増幅器１
２からの信号がトリガ出力される基準値Ｇ０を超えて上
昇した後下降に転じ、あらかじめ設定された基準値、例
えば基準値Ｇ０より下回った時刻Ｔ２に立ち下がり出力
を行う。カウンタ２５はトリガ出力から立ち下がり出力
まで時間（Ｔ２−Ｔ１）の間、クロックをカウントす
る。

【００４５】立ち下がり信号の出力の後、補正器８はカ
ウンタ２５により記録されたカウント値である時間（Ｔ
２−Ｔ１）を比率１で除して、基準時間ＴＳ＝（Ｔ２−Ｔ１）／１を求め、基準値設定器１０に格納する。

【００４６】このような基準値設定モードの動作によ
り、基準値設定器１０にはハンマの振動波形Ｓの時間情
報としての周波数情報が格納され、結果、正常状態の対
象物打撃によるハンマ振動の周波数が格納されることと
なる。

【００４７】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ２により検査の対象物であるボ
ルト１を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同
様に、ハンマ２に発生した振動を振動検出器１１で電気
信号に変換し、増幅器１２で増幅する。このときの増幅
器１２で増幅された波形信号が波形Ｔの如く波形Ｓに比
しやや鈍ったパルス状であったとする。この波形Ｔはボ
ルト１が正常でない緩んでいる状態のときのものであ
る。

【００４８】ピークホールド１４は、トリガ検出器１７
からのトリガ出力によりピークホールドの動作を開始
し、上記波形Ｔから最大ピーク値ＧＴを抽出する。比率
演算器１５は、この最大ピーク値ＧＴをピーク基準値設
定器１６に記憶されている基準設定モードにおいて得ら
れたピーク基準値ＧＳで除して補正の比率を算出する。
例えば、基準値設定モードのおける波形Ｓの最大ピーク
値ＧＳが１．０で、今回の検査における波形Ｔの最大ピ
ーク値が０．８ならば、比率はＧＴ／ＧＳ＝（０．８／
１．０）＝０．８となる。

【００４９】トリガ検出器１７は、同様に増幅器１２か
らの信号が基準値Ｇ０を超えた時刻Ｔ３においてトリガ
出力を行い、立ち下がり零検出器も信号の立ち下がりで
基準値Ｇ０以下になった時刻Ｔ４において立ち下がり信
号の出力を行う。カウンタ２５はトリガ出力から立ち下
がり出力までの時間（Ｔ４−Ｔ３）間、クロック発信器
２６からのクロックをカウントし出力する。

【００５０】補正器８は、カウンタ２５により計測され
た時間（Ｔ４−Ｔ３）を比率演算器１５にて算出された
補正の比率（ＧＴ／ＧＳ）で除算、正規化して、検出時
間ＴＴ＝（Ｔ４−Ｔ３）／（ＧＴ／ＧＳ）を求める。

【００５１】このような補正を行うのは、次のように考
えることができるからである。打撃力が変化した場合で
も、加速度と時間との比率は変化せず（波形の形は変わ
らず）、波形全体が拡大、縮小されるように変化する。
従って、振動の継続時間は打撃の強さによって変化し、
そのため、周期（周波数）は打撃の強さにより変化す
る。この為、加振力の大きさが０．８倍になれば継続時
間（Ｔ４−Ｔ３）も０．８倍になるとして、加振力１．
０が基準になるように測定された継続時間（Ｔ４−Ｔ
３）を０．８で除して補正する。

【００５２】検査モードの場合、立ち下がり信号の出力
の後、比較器９は補正器８から出力された検出時間ＴＴ
を基準値設定器１０に格納された基準値時間ＴＳと比較
して（ＴＴ／ＴＳ）を求め、あらかじめ設定された所定
の関係から外れた場合に信号が警報器１８に出力され
る。このときの所定の関係とは、例えば基準値時間ＴＳ
に対して８０％〜１２０％の範囲内を正常、範囲外を異
常として設定しておく。

【００５３】警報器１８は、比較器９からの信号により
動作し、外部にベルや光の点滅によって警報する。な
お、このような検査における各波形Ｓや波形Ｔや演算さ
れた値、例えば時間（Ｔ２−Ｔ１），（Ｔ４−Ｔ３）等
を図示しない表示器に表示して確認できるようにして検
査の信頼性を向上させることもできる。

【００５４】このようにして振動信号の立ち上がりから
立ち下がりまでの時間を計測することにより、打撃によ
るハンマ振動の継続時間、すなわち周波数を簡単に計測
することが可能となり、周囲の騒音の影響も受けない。
さらに、ハンマ２の発生振動を検出するだけでよいの
で、装置を小型・安価とした打撃検査装置を得ることが
できる。また、補正器８により、ピークホールド１４に
て検出された振動の最大ピーク値を用いて基準時間ＴＳ
および検出時間ＴＴを正規化しているので、発生する振
動のばらつきによる影響を軽減できる。

【００５５】実施の形態２．この発明の他の実施の形態
を図３に基づいて説明する。先の図１の実施の形態にお
いてはカウンタを用いて振動の周期を計測したが、この
実施の形態はＡ／Ｄ変換を用いてデジタルの時系列信号
から時間を計測するものである。図３において、１９は
Ａ／Ｄ変換器、２７はＡ／Ｄ変換されたデジタルの時系
列信号に対して立ち上がりから立ち下がりまでの時間を
計測する周期計測器である。その他のものは図１に示し
たものと同様のものである。

【００５６】次に動作を説明する。まず、基準となる対
象物のボルト１を用いて各基準値を設定する基準値設定
モードについて説明する。ハンマ２により対象物として
基準とするボルト１を打撃する。このときハンマ２に発
生した振動を振動検出器１１で電気信号に変換し、増幅
器１２で適当な利得を与える。トリガ検出器１７は増幅
器１２からの信号とあらかじめ設定された基準値（図２
のＧ０を参照）と比較を行い、信号がこの基準値を超え
たときトリガ出力を行う。

【００５７】Ａ／Ｄ変換器１９は増幅器１２のアナログ
信号をデジタル信号に変換を行う。この動作はトリガ出
力により開始し、クロック発信器２６からのクロックに
同期して周期的に行われる。このようなＡ／Ｄ変換の動
作はあらかじめ設定された時間あるいはサンプリングの
点数分行われるが、信号のレベルを比較してあらかじめ
設定された基準値（図２のＧ０を参照）を超えている間
行うなどとしてもよい。

【００５８】このようにして打撃によるハンマの振動信
号をデジタルの時系列信号として得ることが出来る。ピ
ークホールド１４は、このデジタルの時系列信号から最
大ピーク値を抽出し、ピーク基準値設定器１６に記憶す
る。比率演算器１５は、基準設定モードであって、ピー
クホールド１４の記憶値とピーク基準値設定器１６のピ
ーク基準値は同じであるので、比率１を出力する。

【００５９】周波数計測器２７はデジタル時系列信号の
立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計測することに
より振動の周期を求める。周波数計測器２７により得ら
れた周期は補正器８により補正されるが、基準値設定モ
ードでは比率は１であるので、そのまま基準値ＴＳとし
て基準値設定器１０に格納する。

【００６０】このような基準値設定モードの動作によ
り、基準値設定器１０にはハンマ加振による振動の周波
数情報が格納され、結果、正常状態の対象物打撃による
ハンマ振動の周波数が格納されることとなる。

【００６１】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ２により対象物であるボルト１
を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、
ハンマ２に発生した振動を振動検出器１１で電気信号に
変換し、増幅器１２で増幅する。トリガ検出器１７も同
様に増幅器１２からの信号に基づきトリガ出力を行い、
Ａ／Ｄ変換器１９によりデジタル時系列信号を得る。

【００６２】ピークホールド１４は、このデジタルの時
系列信号から最大ピーク値を抽出する。比率演算器１５
は、ピークホールド１４が記憶している最大ピーク値を
ピーク基準値設定器１６に記憶されているピーク基準値
にて除して補正の比率を演算する。

【００６３】周期計測器２７はデジタル時系列信号から
振動の周期を求め、さらに比率演算器１５にて算出され
た補正の比率で除して振動の大きさで正規化された測定
値ＴＴを求める。検査モードの場合、比較器９により周
期計測器２７により求められた測定値ＴＴは、基準値設
定器１０に格納された基準値ＴＳと比較され、（ＴＴ／
ＴＳ）があらかじめ設定された所定の関係から外れた場
合に警報信号として警報器１８に出力される。このとき
の所定の関係とは、例えば基準値に対して８０％〜１２
０％の範囲内を正常、範囲外を異常として設定してお
く。

【００６４】警報器１８は、各周波数帯における比較器
９からの警報を入力し、外部に警報出力する。また、検
査における各信号や演算された値を図示しない表示器に
表示することにより、視認させて検査の信頼性を向上さ
せることも可能である。

【００６５】このようにしてＡ／Ｄ変換器１９により振
動信号をデジタル時系列信号に変換して周期を求めるこ
とにより、より小型・安価とした打撃検査装置を得るこ
とが可能となる。

【００６６】実施の形態３．上記各実施の形態において
は、振動波形がパルス状の単純な波形の場合について述
べた。しかし、波形がもっと複雑な場合には、特願平９
−１７５２７号にて出願されたものを応用して、対象物
に外力を加えることにより発生した加振手段に発生する
振動波形をきめ細かく分析して判定の信頼性を向上させ
ることができる。

【００６７】図４は、このようなこの発明の他の実施の
形態を示す構成図であり、上記特願平９−１７５２７号
にて出願されたものを応用したものである。図４におい
て、１は対象物として例えばボルトである。１３は増幅
器１２で増幅された信号を直流に変換する整流器、１４
は整流器から出力される直流信号の最大ピーク値を保持
するピークホールドである。

【００６８】１５はピークホールドの出力とピーク基準
値設定器１６に格納されたピーク基準値との比率を求め
る比率演算器、１７は整流器１３の出力する直流信号か
らトリガを検出するトリガ検出器である。５は増幅器１
２から得られる信号を各周波数帯毎の時系列信号に分離
するアナログＢＰＦである。このアナログＢＰＦ５は、
例えば振動の範囲として６２．５Ｈｚ〜４ＫＨｚまでの
６オクターブ分を対象とし、１／３オクターブ毎の分解
能を与えるとして全１９バンド分設ける。

【００６９】６はアナログＢＰＦ５から得られる各周波
数帯毎の時系列信号を整流して直流に変換する整流器で
ある。７は整流器６からの出力の最大ピーク値を保持す
るピークホールド、８は比率演算器１５から得られる比
率からピークホールド７が出力するピーク値に補正をか
ける補正器である。９は補正器８の出力と基準値設定器
１０に格納された基準値とを比較する比較器、１８は各
比較器９からの比較結果を基に警報を出力する警報器で
ある。

【００７０】次に動作として、基準となる対象物を用い
て各基準値を設定する基準値設定モードについて説明す
る。まずハンマ２により対象物として基準とするボルト
１を打撃する。ハンマ２に発生した振動を振動検出器１
１で電気信号に変換し、増幅器１２で適当な利得を与え
る。この増幅された信号を整流器１３で直流に変換す
る。トリガ検出器１７は整流器１３からの直流信号とあ
らかじめ設定された基準値と比較を行い、直流信号がこ
の基準値を超えたときトリガ出力を行う。

【００７１】ピークホールド１４は、整流器１３から入
力される直流信号の大きさを監視しその最大ピーク値を
記憶する。ピークホールド１４の動作開始はトリガ検出
器１７からのトリガ信号により行われる。こうした最大
ピーク値の監視記憶は打撃によるハンマの振動がある程
度減衰するまでの一定の時間行われ、その後ピークホー
ルド１４にて抽出された最大ピーク値がピーク基準値設
定器１６に格納される。

【００７２】同様に増幅器１２にて増幅された振動信号
を、それぞれ異なった周波数帯を通過させるように設定
された１９バンドのアナログＢＰＦ５に入力し、各周波
数帯毎の時系列信号に分離する。アナログＢＰＦ５で各
周波数帯毎に分離された時系列信号は整流器６で直流信
号に変換され、ピークホールド７に入力される。ピーク
ホールド７は、トリガ検出器７からのトリガ信号によ
り、整流器６からの直流信号の最大ピーク値記録動作を
開始し、ピークホールド１４と同様に信号減衰までの一
定時間行う。このようにして各周波数帯毎の瞬間的な最
大ピーク値が記録される。

【００７３】振動減衰までの一定時間終了後、ピークホ
ールド７により記録された最大ピーク値は基準値設定器
１０に格納される。このような基準値設定モードの動作
により、ピーク基準値設定器１６には打撃の強さを示す
情報が格納され、基準値設定器１０には打撃によるハン
マの振動の各周波数帯における瞬間的な最大振幅を示す
情報が格納され、結果、正常状態の対象物打撃によるハ
ンマ振動の周波数にその最大ピーク値が格納されること
となる。

【００７４】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ２により検査対象物であるボル
ト１を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様
に、ハンマ２に発生した振動を振動検出器１１で電気信
号に変換し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３で
直流に変換される。トリガ検出器１７も同様に整流器１
３からの直流信号からトリガ出力を行い、ピークホール
ド１４はトリガ出力から振動減衰までの一定時間、直流
信号の最大ピーク値を記録する。

【００７５】検査モードの場合、振動減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド１４に記録された最大ピーク
値を比率演算器１５に入力する。比率演算器１５は、ピ
ークホールド１４に記憶された最大ピーク値をピーク基
準値設定器１６に格納されているピーク基準値で除した
比率を演算し出力する。

【００７６】また、振動信号は、アナログＢＰＦ５によ
り各周波数帯毎の時系列信号に分離され、整流器６で直
流信号に変換され、ピークホールド７に入力される。ピ
ークホールド７は、トリガ出力から振動が所定の値まで
減衰するまでの一定時間の間、直流信号の最大ピーク値
を監視し記録する。

【００７７】検査モードの場合、振動減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド７により記録された最大ピー
ク値を補正器８に入力し、補正器８は比率演算器１５か
ら得られる比率から適切な補正値を演算し、ピークホー
ルド７から得られる最大ピーク値をこの補正値で補正し
出力する。

【００７８】ピークホールド７からの最大ピーク値の補
正は、種々の方法を採りうるが、例えば比例で行うとす
ると、基準値に対する比率２倍が演算で得られた場合、
ピークホールド７に記録された最大ピーク値を比率２で
除算する。つまり、基準値設定モード時における振動の
最大ピーク値に対して検査モード時の振動の最大ピーク
値が２倍になれば、発生する各周波数毎の振動も２倍に
増加しているものとして得られた最大ピーク値を２で除
して基準値設定モード時の振動の最大ピーク値に換算す
る。

【００７９】このような補正は周波数帯毎に加振力と補
正値との異なった関数を設定することにより、振動の大
きさに応じて周波数成分の分布が変化するような複雑な
構造を持つ対象物に対して有効となる。

【００８０】補正された最大ピーク値は、比較器９で基
準値設定器１０に格納された基準値と比較され、あらか
じめ設定された所定の関係を超えた場合に警報信号とし
て警報器１８に出力される。このときの所定の関係と
は、例えば基準値に対して８０％〜１２０％の範囲内を
正常、範囲外を異常として設定しておく。また、基準値
が全体的な振動に比べて小さい場合には、下限側の比較
を解除する等の処置により主成分で無い周波数帯での誤
った判定を防止できる。

【００８１】警報器１８は、各周波数帯における比較器
９からの警報を入力し、警報があらかじめ設定された
数、例えば２個を超えると異常として外部に警報出力す
る。このような検査における各信号や演算された値を図
示しない表示器に表示して確認できるようにし検査の信
頼性を向上させることも可能である。

【００８２】このようにハンマに発生した振動の各周波
数帯毎の最大ピーク値を検出する手法により、打撃を行
った際の対象物の剛性に応じた振動波形をきめ細かく分
析することが可能となる。これは例えばボルトの緩み検
査などの場合には、ボルトの締め付けトルクに応じて締
結状態のボルトの頭部剛性が変化するため、ボルトの頭
をハンマにて加振した際に発生する振動に時間的な違い
が生じる。つまり、強い締め付けトルクで締結されたボ
ルトほど頭部の剛性が高く、締め付けトルクが低下する
に従って剛性が低下する。これは、特にねじの剪断方向
における剛性について顕著に現れ、ボルトの頭をねじの
剪断方向にハンマで加振すると、ボルトの締め付けトル
クに応じてハンマに発生する振動の周期に変化が現れ
る。

【００８３】このようにハンマに発生する振動の波形を
分析することにより、周囲騒音の影響を受けにくくに確
実な検査を行うことが可能となる。また、ハンマ２に取
り付けられた振動検出器１１の信号から検出を行うので
装置の構成が簡素となる。

【００８４】また、基準とする状態の対象物に外力を加
えたときに発生するハンマの振動から基準値を設定する
ようにしているので、基準値の設定を対象物に即して容
易に設定でき、打撃判定装置の操作性が向上する。

【００８５】さらに、補正器８により、振動の大きさに
応じてピークホールド７にて検出された各周波数帯毎の
最大ピーク値を補正するようにしているので、発生する
振動のばらつきによる影響を軽減できる。

【００８６】なお、補正は、振動信号の大きさに応じて
波形分析結果と基準値、つまり比較器９における基準値
設定器１０に記憶されている基準値との関係を補正すれ
ばよいので、増幅器１２の出力、各アナログＢＰＦの出
力、整流器６の出力、あるいは基準値設定器１０に記憶
されている基準値などのうちの一つあるいは複数を補正
するようにしてもよい。

【００８７】また、トリガ検出器１７にて振動の大きさ
が所定値を超えたときに信号検出手段、変換手段、抽出
手段、及び比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指
令する指令手段を設けたので、周囲からのノイズ等の影
響を軽減し、判定の信頼性を向上させることができる。

【００８８】さらに、打撃判定装置の動作をトリガ検出
器１７からのトリガ信号により開始することにより周囲
からの騒音やノイズによる影響を防止し、判定の信頼性
を向上させることができる。なお、トリガ検出器１７の
トリガ信号をピークホールド１４及び７に与えるものを
示したが、振動検出器１１、増幅器１２、アナログＢＰ
Ｆ５、整流器６、補正器８、比較器９等に与えて最大値
の記憶動作の開始あるいは比較動作の開始をするように
しても同様の効果を奏する。

【００８９】実施の形態４．上記図４の実施の形態で
は、アナログＢＰＦ５により各周波数帯毎の時系列信号
を抽出する場合について説明したが、デジタルバンドパ
スフィルタ（デジタルＢＰＦ）を用いてもよい。図５
は、このようなデジタルＢＰＦを用いたこの発明の他の
実施の形態を示す打撃検査装置の構成図である。図５に
おいて、１９は増幅器１２からのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２８はＡ／Ｄ変換器１
９にてＡ／Ｄ変換され整流器１３にて整流されたデジタ
ル信号から最大ピーク値を抽出する最大値演算器であ
る。

【００９０】２０はデジタル信号を各周波数帯毎の時系
列信号に変換するデジタルＢＰＦである。デジタルＢＰ
Ｆ２０は、例えば振動の範囲として６２．５Ｈｚ〜４Ｋ
Ｈｚまでの６オクターブ分を対象とし、１／３オクター
ブ毎の分解能を与えるとして全１９バンド分設ける。２
１はデジタルＢＰＦ２０を通過し整流器６にて整流され
たデジタル信号から最大ピーク値を抽出する最大値演算
器である。その他のものについては、図４に示したもの
と同様のものである。

【００９１】次に動作として、基準となる対象物を用い
て各基準値を設定する基準値設定モードについて説明す
る。まずハンマ２により対象物として基準とするボルト
１を打撃する。このときハンマ２に発生した振動を振動
検出器１１で電気信号に変換し、増幅器１２で適当な利
得を与える。トリガ検出器１７は増幅器１２からの信号
とあらかじめ設定された基準値と比較を行い、直流信号
がこの基準値を超えたときトリガ出力を行う。

【００９２】Ａ／Ｄ変換器１９は増幅器１２からのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換する。このとき、Ａ／Ｄ
変換器１９の動作はトリガ検出器１７からのトリガ信号
により開始し、打撃によるハンマの発生振動がある程度
減衰するまでの一定の時間行われる。その後、整流器１
３がデジタル信号を直流に変換し、最大値演算器２８は
直流信号の最大ピーク値を抽出し、ピーク基準値設定器
１６に格納する。

【００９３】同様に、このデジタル信号を、それぞれ異
なった周波数帯を通過させるように設定された複数のデ
ジタルＢＰＦ２０に入力し、各周波数帯毎の時系列信号
に分離する。デジタルＢＰＦ２０で各周波数帯毎に分離
された時系列信号は整流器６で直流信号に変換され、最
大値演算器２１に入力される。最大値演算器２１は、こ
の直流信号の最大ピーク値を抽出し、基準値設定器１０
に格納する。このようにして各周波数帯毎の瞬間的な最
大ピーク値が抽出され、基準値設定器１０に格納され
る。

【００９４】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ２により対象物であるボルト１
を打撃する。このとき、基準値設定モードの時と同様
に、ハンマ２に発生した振動を振動検出器１１で電気信
号に変換し、増幅器１２で増幅される。トリガ検出器１
７も同様に増幅器１２からの信号からトリガ出力を行
う。Ａ／Ｄ変換器１９はトリガ出力から音圧減衰までの
一定時間、直流信号をデジタル信号に変換する。

【００９５】整流器１３はデジタル信号を直流に変換
し、最大値演算器２８はデジタル信号の最大ピーク値を
抽出する。抽出された最大ピーク値は比率演算器１５に
入力され、比率演算器１５は、最大ピーク値とピーク基
準値設定器１６に格納されているピーク基準値との比率
を演算し出力する。

【００９６】また、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号は、
デジタルＢＰＦ２０により各周波数帯毎の時系列信号に
分離され、整流器６で直流信号に変換され、最大値演算
器２１に入力される。最大値演算器２１は、直流信号の
最大ピーク値を抽出し出力する。最大値演算器２１によ
り抽出された最大ピーク値は補正器８に入力され、補正
器８は比率演算器１５から得られる比率から適切な補正
値を演算し、最大値演算器２１から得られる最大ピーク
値をこの補正値で補正し出力する。

【００９７】補正された最大ピーク値は、比較器９で基
準値設定器１０に格納された基準値と比較され、あらか
じめ設定された所定の関係を超えた場合に警報信号とし
て警報器１８に出力される。警報器１８は、各周波数帯
における比較器９からの警報を入力し、警報があらかじ
め設定された数、例えば３個以上になると異常として外
部に警報出力する。

【００９８】このように、各周波数毎の時系列信号を求
める手法としてデジタルＢＰＦ２０を用いることで装置
を小型化できるとともに、Ｓ／Ｗで処理するためフィル
ター特性の変更や診断する周波数帯の追加など柔軟に対
応することが可能である。

【００９９】実施の形態５．また、図６の打撃検査装置
の構成図に示すようにウェーブレット変換演算器２２を
設け、各周波数帯毎の時系列信号を求めるようにするこ
ともできる。このようにすることにより、デジタル振動
信号を各周波数毎の時系列信号に分離する際の特性を向
上させることができ、検査の信頼性を向上させることが
可能となる。

【０１００】実施の形態６．さらに、図７の打撃検査装
置の構成図に示すように短時間高速フーリエ変換演算器
（短時間ＦＦＴ演算器）２３を設け、各周波数帯毎の時
系列信号を求めるようにして、周波数の分解能を向上さ
せることもできる。

【０１０１】以上の図４〜図７に示された実施の形態に
おいては、振動信号を複数の周波数帯毎の時系列信号に
変換する変換手段と時系列信号の最大値を各周波数帯域
毎に抽出する抽出手段とを有する波形分析手段を設ける
とともに、各最大値を基準値と比較する比較手段を設け
ているので、複合周波数を特徴とする振動であって主成
分以外の周波数に特徴が現れる場合にも正確に判定する
ことができる。

【０１０２】さらに、加振手段により外力を加えたとき
に加振手段に発生する振動の特徴でもある外力印加直後
に発生する複数周波数における瞬時振動の大きさも評価
でき、瞬間的に大きく発生した振動と余韻が長くレベル
の低い振動とを区別して、より的確な判定を行うことが
できる。

【０１０３】実施の形態７．図８は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示す打撃検査装置の構成図である。図
８において、３１は比率演算器１５により求められた比
率が所定範囲内か否かを判定する比率判定器、３２は比
率判定器３１からの信号により動作するベルである。そ
の他の構成については、図１の実施の形態に示したもの
と同様のものである。

【０１０４】基準値設定モード及び検査モードにおける
動作は図１の打撃検査装置と全く同様であるが、比率判
定器３１は比率演算器１５により求められた比率が所定
の範囲を超えたときに補正範囲外信号を出力する。この
ときの所定の範囲は、例えば１／２倍〜２倍に設定して
おく。すると、１／２倍未満や２倍を超える入力があっ
た場合に、補正範囲外信号が出力される。この補正範囲
外信号により、ベル３２を鳴らして補正対象範囲外であ
ることを知らせる。

【０１０５】このように、振動の大きさによる補正に範
囲の制限を設けることにより、加える外力が極端に変化
した場合に発生するハンマに発生する振動の周波数特性
が変化する対象物に対して誤った判定をすることなく確
実に検査することが可能となり、検査の信頼性が向上す
る。

【０１０６】また、不適切な外力を与えたことが判れ
ば、再度実施すればよいので、操作性も向上する。さら
に、適切な外力を与えることにさほど神経を使う必要が
なく、打撃検査装置の操作に不慣れな者であっても容易
に操作することができる。

【０１０７】加えられる外力が極端に変化した場合に発
生する振動の周波数特性が変化する対象物として、例え
ばボルトの緩み検査があげられる。ボルトの頭部を極端
に弱い外力で加振すると表面硬度に関係する打撃音が発
生し、ハンマ２に発生する振動も周波数の高いものにな
る。

【０１０８】外力を強めていき、打撃による振動がボル
ト全体に伝わるようになってくるとボルトの締め付けト
ルクに応じたボルトの締結剛性に関する打撃音が発生
し、それに応じた振動がハンマ２に発生するので、適切
な検査が可能となる。さらに外力を強めていき、打撃に
よる振動がボルトにより締結されている構造物へ伝わる
ようになってくると、構造物の固有振動数に関係する振
動が構造物に発生するとともにハンマ２に発生する振動
の状況も異なってくる。

【０１０９】このように対象物に加える外力が小さすぎ
たり強すぎたりすると、ハンマ２に発生する振動が大き
く変化するため、補正を行っても正しい判定を行うこと
が困難となる。また、このボルトの締結状態の検査の場
合のように、外力が極端に弱い場合や極端に強い場合に
は検査目的であるボルトの緩みとは関係のない振動が発
生し、検査の信頼性を大きく低下させることとなる。本
実施の形態によれば、これを防止できる。

【０１１０】実施の形態８．図９は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示す打撃検査装置の構成図である。図
９において、３４はピークホールド１４に保持された最
大ピーク値からレンジオーバを検出するレンジオーバ検
出器、３５はブザーである。その他の構成については、
図１の実施の形態に示したものと同様のものである。

【０１１１】次に動作について説明する。基準値設定モ
ード及び検査モードの各モード時においてレンジオーバ
検出器３４は、ピークホールド１４から得られる最大ピ
ーク値を入力し、各最大ピーク値が基準値を超えたとき
にブザー３５を鳴らして警報する。

【０１１２】このように、増幅器１２の出力のレンジオ
ーバを検出して警報することにより、増幅器１２の出力
が飽和するような入力があったことを知ることができ
る。従って、このように飽和した出力に基づいて判定さ
れたために警報器１８が警報を発してもその信頼性が低
いと判断でき、必用に応じて再度検査するなどの措置を
講じることができる。

【０１１３】実施の形態９．さらに、この発明の他の実
施の形態を図１０、図１１に基づいて説明する。図１０
は打撃検査装置の構成を示す構成図、図１１はレンジ自
動設定器の動作を説明するための説明図である。図１０
において、３８はピークホールド１４から出力された最
大ピーク値から増幅器１２の増幅率を自動的に設定する
レンジ自動設定器である。その他の構成については、図
１の実施の形態と同様のものである。

【０１１４】次に動作について説明する。まず、基準値
設定モード時において増幅器１２の増幅率を最小、例え
ば１に設定しておく。この状態で対象物であるボルト１
をハンマ２により打撃し、ハンマ２に発生した振動を振
動検出器１１で電気信号に変換し、増幅器１２で増幅し
た後、ピークホールド１４により発生振動の最大ピーク
値を求める。この最大ピーク値をレンジ自動設定器３８
に入力し適切な計測レンジとなるように増幅器１２の利
得を設定する。

【０１１５】この適切な計測レンジを得るための増幅器
の利得は、次のようにして決定する。例えば、この実施
の形態のように振動の大きさのばらつきによる補正を行
っておりその範囲が基準値に対して１／２〜２倍だとす
ると、最大で基準値の２倍の入力を受け付ける必要があ
る。従って、基準値が入力されたときのレベルが入力レ
ンジの５０％になるように利得を設定する。そうすれ
ば、入力が基準値の１／２〜２倍の範囲で変動する場
合、計測レンジは２５〜１００％となり、適切な範囲に
なる。

【０１１６】これを図１１によりさらに具体的に説明す
る。図１の実施の形態で説明した基準値設定モードに入
る前に、最初の１回目の打撃により増幅器１２の増幅率
を設定する。まず、最初に増幅率を１に設定しておく。

【０１１７】１回目の打撃により発生した振動の原入力
Ａが計測レンジの２０％であったとすると、増幅器１２
の出力Ｂも２０％になる。そこで、増幅器１２の出力Ｃ
が５０％になるように、レンジ自動設定器３８により増
幅率を２５０％に設定する。すると、原入力Ａが２０％
を基準に１／２〜２倍の１０〜４０％の範囲で変動した
ときに増幅器１２の出力Ｄのレンジは２５〜１００％と
なり、適切な出力レンジになる。

【０１１８】このようにして、基準値設定モードに先立
ち、１回目の打撃により増幅器１２の増幅率を設定す
る。この後、基準値設定モードに移り、各基準値を記憶
する。また、検査モードにおいても同様に動作する。

【０１１９】基準値設定モードに入る前に、適切な計測
レンジを設定することにより、手動で計測レンジを設定
する煩わしさがなくなり、操作性が向上する。また、手
動で設定する際にはレンジが適切でない場合には増幅器
の出力に対するノイズのレベルが相対的に高くなるので
Ｓ／Ｎ比が低下し、検査の信頼性が低下するが、自動で
適切なレンジに設定されるためこのようなことは発生せ
ず、検査の信頼性を向上させた打撃検査装置を得ること
が可能となる。

【０１２０】実施の形態１０．図１２は、さらにこの発
明の他の実施の形態を示す打撃検査装置の構成図であ
る。図１２において、図３の実施の形態に示した打撃検
査装置に図８〜図１０に示した比率判定器３１、レンジ
オーバ検出器３４、レンジ自動設定器３８を設けたもの
である。なお、図１２において、ピークホールド７を設
けて増幅器１２の出力の最大ピーク値を検出するように
している。

【０１２１】この実施の形態は、上記各実施の形態を複
合したものであり、個々の動作は上記図３、図８〜図１
０の実施の形態と同様である。

【０１２２】実施の形態１１．図１３に示した比率判定
器３１、レンジオーバ検出器３４、レンジ自動設定器３
８を、図４〜図７に示した打撃検査装置に設けることも
できる。図１３は、例えば図４に示した打撃検査装置に
比率判定器３１、レンジオーバ検出器３４、レンジ自動
設定器３８を設け、さらに比率判定器３１及びレンジオ
ーバ検出器３４が補正範囲外信号を出力したときに比較
器９の比較結果を無効にし警報器１８が警報しないよう
にする無効化手段３３を加えたものである。

【０１２３】比率判定器３１は、比率演算器１５の出力
する比率が所定の範囲を超えたときに補正範囲外信号を
出力し、ベル３２を鳴らして補正対象範囲外であること
を知らせる。また、無効化手段３３に信号を送り、比較
器９の比較結果を無効にし警報器１８が警報しないよう
にする。レンジオーバ検出器３４は、ピークホールド１
４から得られる最大ピーク値が基準値を超えたときにブ
ザー３５を鳴らして警報する。また、同時に無効化手段
３３に信号を送り、比較器９の比較結果を無効にし警報
器１８が警報しないようにする。

【０１２４】レンジ自動設定器３８は、ピークホールド
１４が求めた発生振動の最大ピーク値に基づき適切な計
測レンジとなるように増幅器１２の利得を設定する。

【０１２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。すな
わち、本発明の打撃判定装置においては、対象物に外力
を加える加振手段と、この加振手段の振動を振動信号と
して検出する振動検出手段と、振動信号を増幅して増幅
振動信号として出力する振動信号増幅手段と、増幅振動
信号の波形分析を行う波形分析手段と、波形分析手段の
波形分析結果と基準値とを比較する比較手段とを設けた
ものであるので、加振手段の振動を検出すればよく、周
囲の騒音の影響を受けにくく、判定の信頼性を向上させ
ることができる。また、加振手段の振動検出だけでよい
ので、装置も簡易、安価になる。

【０１２６】そして、振動信号はパルス状であり、波形
分析手段は振動信号の立ち上がりから立ち下がりまでの
時間から基本周波数成分を求めるものであり、比較手段
は基本周波数成分とあらかじめ設定された基準値とを比
較するものであることを特徴とするので、加振手段の振
動波形がパルス状である場合は、振動信号の立ち上がり
から立ち下がりまでの時間と振幅の最大値とから基本周
波数成分を求めればよく、波形分析が容易であり、装置
も小型で安価なものになる。

【０１２７】さらに、波形分析手段は振動信号を複数の
周波数帯毎の時系列信号に変換する変換手段と時系列信
号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽出手段とを有す
るものであり、比較手段は各最大値を基準値と比較する
ものであることを特徴とするので、加振手段に発生した
振動の波形をきめこまかく分析でき、複合周波数を特徴
とする振動であって主成分以外の周波数に特徴が現れる
場合にも、判定の信頼性を向上させることができる。

【０１２８】また、変換手段はそれぞれ異なる周波数帯
域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最大
のものを各々最大値として抽出するものであることを特
徴とするので、変換手段を安価にでき、変換速度も速
い。

【０１２９】そして、変換手段は振動信号をウェーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき各周
波数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴と
するので、各周波数毎の時系列信号に分離する際の特性
を向上させることができ、判定の信頼性が向上する。

【０１３０】さらに、変換手段は振動信号を短時間高速
フーリエ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、
抽出手段は短時間高速フーリエ変換手段による変換結果
に基づき各周波数帯域毎の最大値を抽出するものである
ことを特徴とするので、周波数の分解能が向上し、判定
の信頼性が高くなる。

【０１３１】また、基準値は、所定の状態の対象物に外
力を加えたときに加振手段に発生する振動信号に基づい
て設定されるものであることを特徴とするので、基準値
の設定が容易になり、装置の操作性も向上する。

【０１３２】そして、検出された振動信号の大きさに応
じて、波形分析結果と基準値との関係を補正する補正手
段を設けたことを特徴とするので、加振手段に発生する
振動の大きさのばらつきの影響が補正され、判定の信頼
度が向上する。

【０１３３】さらに、振動信号の大きさが所定値を超え
たとき振動検出手段、波形分析手段、及び比較手段の少
なくとも１つの動作の開始を指令する指令手段を設けた
ことを特徴とするので、周囲からのノイズ等により誤動
作する等の周囲からの影響を軽減でき、判定の信頼性が
向上する。

【０１３４】また、検出された振動信号の大きさを予め
設定された基準振動値にて除した比率を求める比率演算
手段と、この比率が所定範囲内であるか否かを判定する
比率判定手段とを設けたことを特徴とするので、対象物
に与える外力が極端に異なり小さすぎたり大きすぎたり
すると加振手段に発生する振動の周波数特性が異なると
いった場合に、誤った判定をするのを防止できる。

【０１３５】そして、比率判定手段が比率が所定範囲内
でないと判定したとき比較手段の比較結果を無効にする
無効化手段を設けたことを特徴とするので、対象物に与
える外力が極端に異なり小さすぎたり大きすぎたりする
と加振手段に発生する振動の周波数特性が異なるといっ
た場合に比較結果が誤っているおそれがあるので、比較
結果を無効にすることにより誤判定を確実に防止でき、
信頼性が向上する。

【０１３６】さらに、増幅振動信号の波高値が所定値を
超えたことを検出するレンジオーバ検出手段を設けたこ
とを特徴とするので、増幅振動信号が所定値を超えたこ
とを、すなわち振動信号増幅手段が飽和するような大き
な信号が入力されたことを検出して、測定精度が低下す
るのを防止する。

【０１３７】また、振動信号増幅手段の増幅率を自動的
に設定する増幅率自動設定手段を設けたことを特徴とす
るので、増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増
幅率を容易に設定することができ、操作性が向上する。
また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態である打撃検査装置
の構成を示す構成図である。

【図２】図１の打撃検査装置の動作を説明するための
説明図である。

【図３】この発明の他の実施の形態である打撃検査装
置の構成を示す構成図である。

【図４】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図５】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図６】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図７】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図８】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図９】さらに、この発明の他の実施の形態である打
撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図１０】さらに、この発明の他の実施の形態である
打撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図１１】図１０の実施の形態の動作を説明するため
の説明図である。

【図１２】さらに、この発明の他の実施の形態である
打撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図１３】さらに、この発明の他の実施の形態である
打撃検査装置の構成を示す構成図である。

【図１４】従来の打音検査装置の構成図である。

【図１５】他の従来の打音検査装置の構成図である。

【符号の説明】

１対象物（ボルト）、２ハンマ、３マイクロホ
ン、４増幅器、５アナログＢＰＦ、６整流器、７
ピークホールド、８補正器、９比較器、１０基
準値設定器、１１振動検出器、１２増幅器、１３
整流器、１４ピークホールド、１５比率演算器、１
６ピーク基準値設定器、１７トリガ検出器、１８
警報器、１９Ａ／Ｄ変換器、２０デジタルＢＰＦ、
２１最大値演算器、２２ウェーブレット変換演算
器、２３短時間ＦＦＴ演算器、２４立ち下がり零検
出器、２５カウンタ、２６クロック発信器、２７
周期計測器、２８最大値演算器、３１比率判定器、
３３無効化手段、３４レンジオーバ検出器、３８
レンジ自動設定器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に外力を加える加振手段と、この
加振手段の振動を振動信号として検出する振動検出手段
と、上記振動信号を増幅して増幅振動信号として出力す
る振動信号増幅手段と、上記増幅振動信号の波形分析を
行う波形分析手段と、上記波形分析手段の波形分析結果
と基準値とを比較する比較手段とを備えた打撃判定装
置。
【請求項２】振動信号はパルス状であり、波形分析手
段は振動信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間か
ら基本周波数成分を求めるものであり、比較手段は上記
基本周波数成分とあらかじめ設定された基準値とを比較
するものであることを特徴とする請求項１に記載の打撃
判定装置。
【請求項３】波形分析手段は振動信号を複数の周波数
帯毎の時系列信号に変換する変換手段と上記時系列信号
の最大値を上記周波数帯域毎に抽出する抽出手段とを有
するものであり、比較手段は上記各最大値を基準値と比
較するものであることを特徴とする請求項１に記載の打
撃判定装置。
【請求項４】変換手段はそれぞれ異なる周波数帯域の
周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであり、抽
出手段は上記各帯域フィルタを通過した上記周波数成分
を整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最
大のものを各々最大値として抽出するものであることを
特徴とする請求項３に記載の打撃判定装置。
【請求項５】変換手段は振動信号をウェーブレット変
換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段は上記
ウェーブレット変換手段による変換結果に基づき各周波
数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とす
る請求項３に記載の打撃判定装置。
【請求項６】変換手段は振動信号を短時間高速フーリ
エ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、抽出手
段は上記短時間高速フーリエ変換手段による変換結果に
基づき各周波数帯域毎の最大値を抽出するものであるこ
とを特徴とする請求項３に記載の打撃判定装置。
【請求項７】基準値は、所定の状態の対象物に外力を
加えたときに加振手段に発生する振動信号に基づいて設
定されるものであることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか１項に記載の打撃判定装置。
【請求項８】検出された振動信号の大きさに応じて、
波形分析結果と基準値との関係を補正する補正手段を設
けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１
項に記載の打撃判定装置。
【請求項９】振動信号の大きさが所定値を超えたとき
振動検出手段、波形分析手段、及び比較手段の少なくと
も１つの動作の開始を指令する指令手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の
打撃判定装置。
【請求項１０】検出された振動信号の大きさを予め設
定された基準振動値にて除した比率を求める比率演算手
段と、この比率が所定範囲内であるか否かを判定する比
率判定手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求
項６のいずれか１項に記載の打撃判定装置。
【請求項１１】比率判定手段が比率が所定範囲内でな
いと判定したとき比較手段の比較結果を無効にする無効
化手段を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の打
撃判定装置。
【請求項１２】増幅振動信号の波高値が所定値を超え
たことを検出するレンジオーバ検出手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の
打撃判定装置。
【請求項１３】振動信号増幅手段の増幅率を自動的に
設定する増幅率自動設定手段を設けたことを特徴とする
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の打撃判定装
置。