JP2002303609A

JP2002303609A - 固体内部の振動検査装置

Info

Publication number: JP2002303609A
Application number: JP2001099496A
Authority: JP
Inventors: Kageyoshi Katakura; 景義片倉; Kazuhiro Moriguchi; 和弘森口
Original assignee: Koden Electronics Co Ltd
Current assignee: Koden Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-18

Abstract

(57)【要約】【課題】励振部の固体表面との接触部の形状を変える
ことにより、打撃角の状況や検査対象物の表面の形状に
影響されにくい励振部を提供することにある。【解決手段】固体内部の振動検査装置の励振部と固体
表面との接触部は、鋼材等の検査対象物より硬い材質で
できている。この接触部の構成は、球面状、前記励振部
中の駆動部材部より広い面積を有した平面状または、前
記駆動部材部より狭い面を有するものとなっている。こ
のような接触部を構成することにより、励振部と接触す
る角度が大きい場合、固体表面が粗い場合または、固体
表面の微小面積を励振することで微小な異常部の診断を
行う場合における検査精度の向上を図ることができる。
さらに、励振部は、自重を平衡させる構成とされ、天井
や垂直の壁面等の励振部にかかる重力の方向が垂直に励
振する時と異なる時にも、励振部と固体表面との接触を
確実に行なう構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、コンクリ−ト構造
物の内部診断などに利用される固体内部の振動検査装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンクリ−ト構造物の劣化が問題
になっており、その内部の診断が必要とされている。従
来、コンクリ−ト内部の診断手法として、超音波を利用
する方法が種々提案されてきた。特開平７−２００９７
号公報には、エア−シリンダを使用したハンマでコンク
リ−ト製品を軽打し、この時発生する音波の音圧レベル
を騒音計で検出して良品か欠陥品かを判別する方法が開
示されている。

【０００３】また、特開２０００−２６９２号公報に
は、コンクリ−ト構造物の内部に超音波を入射し、伝播
する超音波をこの構造物の表面に接触させた加速度計を
用いて受信し、この受信した超音波の周波数スペクトル
を分析することによってコンクリ−ト構造物の内部の空
洞の発生の有無を検査する方法が開示されている。この
方法では、鋼球を所定の高さから被検査対象物の表面に
落下させることによって超音波を入射させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のコンクリ−
ト内部の診断方法では、エアシリンダを使用したハンマ
でコンクリ−トの表面を打撃している。しかしながら、
エアシリンダによるハンマの動きは緩慢なため、コンク
リ−ト表面に長時間にわたって留まることになり、表面
を２回以上打撃する場合がある。この結果、受信される
振動が後続の打撃によって乱され、検査精度が、低下す
るという問題が生じる。

【０００５】従って、本発明の一つの目的は、励振の時
点と、励振された振動の受信の期間とを同期させること
により、不要な振動の受信を排除し、検査精度を高める
ように構成されている。

【０００６】また、エアシリンダで駆動されるハンマの
コンクリ−ト表面への接触時間が長引くと、このハンマ
がコンクリ−ト内に励振された振動に対する負荷として
作用する。この結果、ハンマの質量などが励振される振
動の特性に影響を及ぼし、検査の精度を低下させるとい
う問題がある。鋼球を所定の高さから落下させる方法は
接触時間が長引くという問題はないが、鋼球が表面に衝
突した後の位置の管理が難しく、このため、ベルトコン
ベアなどの搬送機構によって一定速度で流れていく製品
の自動検査などにおいて、検査対象の製品に一定の周期
で振動を発生させることが困難になるという問題があ
る。

【０００７】従って、本発明の他の目的は、励振機構が
診断対象の固体中に励振した振動に対して負荷として作
用しない、すなわち、固体中に自由振動の励振が可能
で、しかも一定周期での振動の発生が可能な診断装置を
提供することにある。

【０００８】エアシリンダで駆動されるハンマのコンク
リ−ト表面への打撃角が異なると、コンクリ−トの内部
が同じ状況でも、打撃力が変わってしまう。また、検査
対象のコンクリ−トの表面が粗い場合においては、ハン
マとコンクリ−ト表面との接触面積がコンクリ−トの表
面の粗さの違いにより異なる。さらに、コンクリ−ト内
部の微小な異常部を診断する場合、前記接触面積が異常
部の面積（断面積）より大きいと微小な異常部を見つけ
にくいなどの問題がある。

【０００９】従って、本発明の他の目的は、励振部の固
体表面との接触部の形状を変えることにより、打撃角の
状況や検査対象物の表面の形状に影響されにくい励振部
を提供することにある。

【００１０】また、天井や垂直の壁面等の固体内部に自
由振動を励振するに際しては、励振部にかかる重力の方
向が垂直に励振する時と異なるため、励振部が固体表面
に接触した状態から該固体表面を圧迫することが困難で
あるという問題がある。従って、本発明のさらに他の目
的は、励振部と固体表面との接触を確実に行なうことを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明に係わる固体内部の振動検査装置は、検査
対象の固体中に振動を発生させる励振部と、この固体中
の振動を検出して電気信号に変換する受信部と、この受
信部が受信した振動の特性を分析し、検査結果として出
力する検査部と、上記各部の動作を制御する制御部とを
備えている。そして、制御部は、励振部による励振の時
点と受信部による振動の受信の期間とを同期させる手段
を備えることにより、励振部による打撃時等で生ずる二
度打ちなどの不要振動の受信を回避し、検査精度の向上
を図っている。

【００１２】本発明に係わる固体内部の振動検査装置の
励振部は、圧電体又は磁歪体の高速の伸縮を利用して固
体表面に接触した状態から固体表面を圧迫する手段を備
えることにより、この内部に自由振動を励振し、かつ周
期的な圧迫を可能にするように構成されている。

【００１３】本発明に係わる固体内部の振動検査装置の
励振部と固体表面との接触部は、鋼材等の検査対象物よ
り硬い材質でできており、前記励振部中の駆動部材部よ
り広い面積を有した平面状または、球面状に構成され
る。さらに、固体表面の微小面積を励振することで微小
な異常部の診断を行う構成としている。前記励振部中の
駆動部材部より狭い面を有することにより、固体表面が
粗い場合、励振部と接触する角度が大きい場合または、
固体表面の微小面積を励振することで微小な異常部の診
断を行う場合における検査精度の向上を図っている。

【００１４】本発明に係わる励振部は、自重を平衡させ
る構成とされ、天井や垂直の壁面等の励振部にかかる重
力の方向が垂直に励振する時と異なる時にも、励振部と
固体表面との接触を確実に行なう構成となっている。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態によれ
ば、励振部は、圧電体が積層状になったものをその共振
周波数の交流電力で励振する手段を備えている。

【００１６】検査部は、受信部が受信した振動を線形予
測法によって分析し、共振周波数と共振のＱ値とに基づ
いて振動特性を検査する手段を備えることにより、共振
周波数とＱの算定が容易であるという線形予測法の特徴
を活かすように構成されている。

【００１７】検査結果は、良品又は不良品のうちの少な
くとも一つを含む診断結果として出力されることによ
り、人手の介入を必要としない自動検査を可能とするよ
うに構成されている。

【００１８】検査は、予め抽出され登録された良品と不
良品の振動の特性と前記検査部が分析した振動の特性と
を比較することによって行なわれる。

【００１９】励振部と受信部の固体上の位置を制御する
手段と、これらの位置を検出する手段を更に備えること
により、固体上の検査箇所を自動的に変更可能なように
構成されている。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の固体内部の振動
検査装置の全体構成を、斜線を付して示す検査対象物と
共に示す機能ブロック図であり、１０は励振部、２０は
受信部、３０は信号処理部、４０は信号分析部、５０は
診断出力部、６０は制御部、７０は検査部である。

【００２１】図２は、図１中の励振部１０の構成の一例
を示す断面図であり、１１は駆動部、１２は駆動部保持
キャップ、１３は引張スプリング、１４はリ−ド線であ
る。

【００２２】駆動部１１は、図１２乃至１４で示すよう
に、駆動部材部１１Ａと圧迫部１１Ｂとで構成されてい
る。駆動部材部１１Ａの好適な一例として、積層圧電体
が、また、他の好適な例として、ニッケル等の磁歪体な
どが使用可能である。

【００２３】圧迫部１１Ｂは、鋼材等の検査対象物より
硬い材質で構成されている。図１２は、検査対象の固体
表面と接触する圧迫部１１Ｂの形状が駆動部材部１１よ
り広い面積を有した平面状に構成されている例である。
図１３は、検査対象の固体表面と接触する圧迫部１１Ｂ
の形状が球面状に構成されている例である。また、図１
４は、検査対象の固体表面と接触する圧迫部１１Ｂの形
状が駆動部材部１１より狭い面で構成されている例であ
る。斜線を付して示された検査対象物中の空白部は微小
な異常部を示す。

【００２４】図３は、前記の好適な駆動部１１（例え
ば、積層圧電体）にリ−ド線１４を介して供給される駆
動電圧の波形の一例を示す波形図である。この駆動電圧
は、単一パルス波形あるいは積層圧電体の共振周波数と
ほぼ一致した周波数の交流電圧が数波長分連続したバ−
スト信号から成る。最も強い駆動を行うものとして、図
３に例示するように、２乃至３波長分連続したバ−スト
信号が最適である。

【００２５】図２の（Ａ）に示すような初期状態におい
て、診断対象の固体の表面上に接触静止し、駆動部１１
に、リ−ド線１４を介して、図３に例示したような波形
の駆動電圧が供給されると、駆動部１１が急激に伸縮
し、診断対象の固体は駆動部１１に押される。これによ
り、（Ｂ）に示すように、駆動部１１によって診断対象
の固体は変形する。

【００２６】その後、（Ｃ）に示すように、駆動部１１
は、診断対象の固体からの強い反発力によって急速に上
昇し、次いで引張スプリング１３の圧力により、図２の
（Ａ）に示すような初期状態が復元される。駆動部１１
が急速に診断対象の固体の表面から離れることにより、
これが固体内に励振された振動の負荷として作用するこ
とがなくなり、検査対象の固体内に負荷の影響を受けな
い自由振動が励振される。

【００２７】このようにして検査対象の固体内に励振さ
れた振動は、受信部２０に受信される。図４は、受信部
２０の構成の一例を示す断面図であり、これは、電極層
に挟まれた圧電磁器２１と、振動結合層２２とから構成
される。圧電磁器２１は、抽出される振動の最高周波数
である１０ｋＨｚ以上の共振周波数を有する厚み共振モ
−ドの構成が選択される。また、振動結合層２２は、
油、水、軟質プラスチック、スライムなどの液体、固体
あるいは半固体状の層で構成される。固体内の振動は振
動結合体２２を介して圧電磁器２１に受信され、電気信
号に変換される。

【００２８】このように、圧電磁器２１が固体の表面に
じかに接触せず、軟質の振動結合層２２を介在させてい
るので、この圧電磁器２１と検査対象の固体の表面との
間の相対的な移動が可能になる。この実施例では、励振
部１０と受信部２０とが図示しない移動機構によって検
査対象のコンクリ−ト構造物などの固体の表面上を連動
して移動せしめられる。これにより、固体の異なる箇所
について振動特性が抽出される。

【００２９】受信部２０に受信され、電気信号に変換さ
れた振動波形は、信号処理部３０に供給される。図５
は、信号処理部３０の構成の一例を示す機能ブロック図
であり、これは、前段の増幅部３１と、後段の濾波部３
２とから構成されている。前段の増幅部３１では、制御
部６０から供給される同期信号に同期して一定時間だけ
増幅機能が有効になる。この結果、励振部１０による再
接触などによって後発的に発生することのある振動によ
る不要な信号の処理を排除する。

【００３０】増幅部３１は、圧電磁器２１から出力され
る低周波の信号を忠実に増幅するために高い入力インピ
−ダンスが必要であり、通常、１ＭΩ、好適には１０Ｍ
Ω以上の入力インピ−ダンスを有する。診断対象のコン
クリ−トなどの固体中の自由振動周波数は、通常１０ｋ
Ｈｚ以下であるため、濾波部３２は１０ｋＨｚ以下の周
波数の信号のみを通過させる低域通過特性を有してい
る。また、この濾波部３２は、５０Ｈｚのハムの混入を
阻止する機能も有している。

【００３１】信号処理部３０から供給される信号を処理
する信号分析部４０は、図６に示すように、Ａ／Ｄ変換
部４１、信号記憶部４２および、演算部４３から成る。
Ａ／Ｄ変換部４１に供給されるアナログ信号は、１００
ｋＨｚ以下のサンプリング周波数でディジタル信号に変
換され、信号記憶部４２に記憶される。このＡ／Ｄ変換
部４１は、制御部６０から供給される同期信号に同期し
て一定時間にわたるＡ／Ｄ変換処理を開始することによ
り、励振部１０による再接触などによって後発的に発生
する振動による不要な信号のディジタル化を排除する。
演算部４３は、信号記憶部４２から読み出したディジタ
ル信号に対して、信号分析を行う。この信号分析にはフ
−リエ変換が使用される。

【００３２】本発明者は、振動特性の分析の他の手法と
して、線形予測の手法が好適であることを見い出した。
この線形予測法は全極モデルであり、受信信号が各共振
モ−ドに分解される。この線形予測法は、コンクリ−ト
内の自由振動のような複数の固有振動の合成によって構
成される固体中の振動特性を分析し、その特徴を抽出す
るのに最適の分析手法である。

【００３３】本発明者は、また、この線形予測分析の最
大次数は、コンクリ−トの診断においては、通常、２０
０次程度で十分であることを見い出した。さらに、診断
対象の次数の推定は、赤池の情報規範（ＡＩＣ）によっ
て自動判定され、通常のコンクリ−ト診断においては、
平均５０程度であることも、本発明によって明らかにな
った。

【００３４】線形予測法においては、過去の受信信号Ｘ
_ｎ−Ｍから現在の受信信号Ｘ_ｎの予測値Ｘ_ｎが算定され
る。ここで、Ｘ_ｎ＝Ｘ_ｎ＋ε_ｎ＝ａ_１Ｘ_ｎ−１＋ａ_２Ｘ_ｎ−２＋・・・＋ａ_ＭＸ_ｎ−Ｍ …（１）であり、ε_ｎは予測誤差雑音である。

【００３５】この関係は行列形式において、

【００３６】（１）式の両辺にＸ行列を乗算することに
より、次式を得る。となり、相関行列Ｒおよび相関ベクトルｒに関する以下
の関係となる。

【００３７】

【００３８】（４）式を解くことにより、未知数である
予測係数ａ_ｎが求まる。このような線形予測を用いるス
ペクトル分析の処理の全体を図９に示す。図９に示した
入力信号Ｘ_ｎを出力信号ε_ｎに変換する処理の伝達関数
Ｆ（ｚ）は、ｚ変換により、Ｆ（ｚ）＝１−（ａ_１ｚ⁻¹＋ａ_２ｚ^−２＋・・＋ａ_Ｍｚ^−Ｍ） …（５）として与えられる。ここで、出力ε_ｎは予測誤差雑音で
あり、一様分布スペクトルであるため、この伝達特性Ｆ
（ｚ）は入力信号Ｘ_ｎの周波数特性の逆特性となってい
る。

【００３９】従って入力信号Ｘ_ｎの周波数特性Ｘ（ｚ）
は、Ｘ（ｚ）＝１／Ｆ（ｚ）＝１／〔１−（ａ_１ｚ⁻¹＋ａ_２ｚ^−２＋・・・＋ａ_Ｍｚ^−Ｍ）〕 …（６）として与えられる。

【００４０】このように、線形予測法を使用すると、受
信信号の周波数特性Ｘ（ｚ）が得られるが、この関数の
分母の根を算定することにより、さらに、各固有振動数
の周波数とその共振時のＱ値を得ることができる。Ｘ
（ｚ）の分母を０とする方程式の根をｂ_ｎとすると、Ｘ(ｚ) ＝1／〔（1−ｂ_１ｚ⁻¹)(１−ｂ_１ ^＊ｚ⁻¹)(１−ｂ_２ｚ⁻¹)(１−ｂ_２ ^＊ｚ⁻¹) ・・・（１−ｂ_Ｍ／２ｚ⁻¹)(１−ｂ_Ｍ／２ ^＊ｚ⁻¹）〕 …（７）であり、それぞれの根がそれぞれの共振点に対応する。

【００４１】このｂ_ｎ＝ｚなる関係からそれぞれの固有
振動数の周波数とその共振におけるＱ値が算定される。
これらの値は、固体中の状況に直接対応した値であり、
固体対象物の良否判定における最も有用な指数である。
このような共振分析処理も、信号分析部４０内の演算部
４３で行われる。

【００４２】図１の制御部６０は、図８に例示するよう
に、制御信号発生部６１および位置計測部６２から構成
されている。制御信号発生部６１は、図１の励振部１
０、信号分析部４０の同期動作を制御する制御信号を発
生し、励振部１０と信号分析部４０に供給する。位置制
御部６２は、励振部１０の位置を制御するための制御信
号を励振部１０に供給する。

【００４３】図７は、診断出力部５０の構成を示すブロ
ック図である。この診断出力部５０は、判定部５１、判
定条件設定部５２、画像出力部５３、音声出力部５４お
よび位置表示部５５を備えている。判定部５１では、前
段の信号分析部４０から供給される信号分析結果と、判
定条件設定部５２で設定中の設定内容とを比較すること
によって良否の判定を行う。この判定は、制御部６０か
らの制御信号に同期して行われる。

【００４４】この判定部５１の判定結果は、画像出力部
５３や、音声出力部５４から出力される。また、判定部
５１は、この良否の判定結果と制御部６０から受けた励
振部１０の位置の情報と、固体対象物の構造図面とを位
置表示部５５に重畳させて表示する。

【００４５】図１０は、大きさ３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚
さ５ｃｍ、のコンクリ−ト板を診断対象物として選択
し、この実施例の構成により、計測期間中は励振部が固
体表面から離れるようにして励振し、この励振に同期し
て信号を受信した場合の波形（Ａ）と、励振部１０の構
成を変更することにより圧迫部１１Ｂが再度コンクリ−
ト板に接触するように励振すると共に、制御部から供給
される同期信号から所定時間経過した後も信号処理部３
０や信号分析部４０を機能させた場合の信号波形（Ｂ）
とを例示している。

【００４６】図１０（Ａ）の波形をＦＦＴ（高速フ−リ
エ変換）した場合の、周波数スペクトルは図１１（Ａ）
に示すようになり、特徴的な鋭いスペクトルが明瞭に観
察される。一方、図１０（Ｂ）の波形をＦＦＴした場合
の周波数スペクトルは図１１（Ｂ）に示すようになり、
対象の特徴を明瞭には示さない複雑なスペクトルとな
る。このことから、本発明の構成によって、計測期間中
は励振部が固体の表面から離れるように自由振動励振
し、この励振に同期して自由振動を受信することによ
り、対象の固体の特徴抽出が行われることになる。

【００４７】図１１の（Ａ）に示すような信号分析によ
って抽出された特徴的なスペクトルが、良品と不良品の
双方について、判定条件設定部５２を通して判定部５１
に登録される。判定部５１は、診断対象から線形予測法
に従って抽出されたスペクトルを登録中のスペクトルと
比較し、これが登録中の良品のスペクトルと類似してい
れば、良品の判定結果を出力し、これが登録中の不良品
のそれと類似していれば不良品の判定結果を出力する。

【００４８】以上、ＦＦＴを適用する構成による結果を
例示した。しかしながら、このＦＦＴは、線形予測法あ
るいはこれと類似する最大エントロピ−法、ＡＲＭＡ
法、パ−コ−ル分析法など他の手法により代用すること
も当然可能である。

【００４９】また、受信した振動の特性を分析し、良否
の診断結果を出力する構成を例示した。しかしながら、
周波数スペクトルなど振動の特性の分析結果をそのまま
表示装置などに出力し、この表示デ−タを検査作業者が
目視によって検査することにより良否を診断するという
構成を採用することもできる。

【００５０】図１５は、励振部１０の他の実施例を説明
する構成図である。１１は駆動部、１１０は平衡用重
り、１１２は、平衡用部材、１１３は平衡用支点、１１
４は押圧用バネ、１１５は支持構造体、１１６は移動用
車輪である。図１５（Ａ）は初期状態を示す図である。
この実施例において、駆動部１１は平衡用重り１１０と
ほぼ平衡が取られており、自重が打ち消された状態とな
っている。このため、駆動部１１と検査対象の固体表面
とは押圧用バネ１１４により規定される小さな圧力で接
触させられている。

【００５１】図１５（Ｂ）は、駆動部１１に図３に例示
する波形の駆動電圧を供給した際の励振部１０の動作を
示す図である。駆動部１１が急激に伸縮し、検査対象の
固体表面は、駆動部１１に押され変形する。この時、平
衡用重り１１０は、平衡用支点１１３を支点として駆動
部１１の伸長分と平衡が取れるように移動する。

【００５２】その後図１５（Ｃ）に示すように、駆動部
１１は検査対象の固体からの強い反発力により急速に上
昇する。次いで、押圧用バネ１１４の圧力により図１５
（Ａ）の初期状態に戻る。図２で説明したように駆動部
１１が急速に検査対象の固体から離れることにより、駆
動部１１は、検査対象の固体内に励振された振動の負荷
として働くことがない。

【００５３】上述のように、駆動部１１は平衡用重り１
１０とほぼ平衡が取られており、駆動部１１の自重が打
ち消された状態となっている。このため、トンネルの天
井や、垂直な壁などどのような方向の検査対象物におい
ても、検査対象物の表面から駆動部１１が駆動開始時に
離れていることがない。

【００５４】図１６は、励振部１０のさらに他の実施例
を説明する構成図である。１１は駆動部、１１４は押圧
用バネ、１２０は液体保持枠、１３０は平衡用液体であ
る。ここで、駆動部１１と平衡用液体１３０とはほぼ同
じ比重とされる。これにより、駆動部１１は、平衡用液
体１３０の浮力により自重がほぼ打ち消され、駆動部１
１と検査対象の固体表面とは押圧用バネ１１４により規
定される小さな圧力で接触させられている。この実施例
においては、駆動部１１の動作は、図２で説明いたもの
と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、図
１５で説明したと同様に、駆動部１１の自重が打ち消さ
れた状態となっている。このため、トンネルの天井や、
垂直な壁などどのような方向の検査対象物においても、
検査対象物の表面から駆動部１１が駆動開始時に離れて
いることがない。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わる固体内部の振動検査装置は、制御部によって励振部
と受信部とを同期動作させることにより、再接触によっ
て発生する不要な信号を排除する構成であるから検査精
度が向上するという効果が奏される。

【００５６】また、本発明の振動検査装置は、積層圧電
体などの圧電体や磁歪体の伸縮を利用して検査対象の固
体表面上に接触静止させ、圧迫することによりその内部
に自由振動を励振する構成であるから、従来のエアシリ
ンダ−などを使用する低速の打撃手段を用いて励振する
場合に比べて、励振機構に影響されない高確度の診断が
可能となるという利点がある。

【００５７】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、予め抽出された登録された良品と不良品の振動の特
性と比較することなどによって良否の判定結果が出力さ
れる構成であるから、作業者の熟練を要することなく、
客観的な判定が可能になるという利点がある。

【００５８】また、本発明の他の好適な実施の形態によ
れば、検査部は、受信部が受信した振動を線形予測法な
どを利用して分析し検査結果として出力する構成である
から、共振周波数と共振のＱ値とを簡単に算定できると
いう線形予測法の特徴を活かすことができるという利点
がある。

【００５９】また、本発明における固体内部の振動検査
装置の励振部と固体表面との接触部は、鋼材等の検査対
象物より硬い材質でできている。この接触部の構成は、
球面状、前記励振部中の駆動部材部より広い面積を有し
た平面状または、前記駆動部材部より狭い面を有するも
のとなっている。このような接触部を構成することによ
り、励振部と接触する角度が大きい場合、固体表面が粗
い場合または、固体表面の微小面積を励振することで微
小な異常部の診断を行う場合における検査精度の向上を
図ることができる。

【００６０】さらに、駆動部の自重を打ち消す構造を採
用することにより、トンネルの天井や、垂直な壁などど
のような方向の検査対象物においても、検査対象物の表
面から駆動部が駆動開始時に離れていることがない。こ
のため、本発明の装置をどのような姿勢にしても正確な
検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる固体内部の振動検査
装置の構成を診断対象の固体と共に示す機能ブロック図
である。

【図２】図１の励振部の構成の一例を示す断面図であ
る。

【図３】図１の励振部に供給する駆動電圧波形の一例を
示す波形図である。

【図４】図１の受信部の構成の一例を示す機能ブロック
図である。

【図５】図１の信号処理部の構成の一例を示す機能ブロ
ック図である。

【図６】図１の信号分析部の構成の一例を示す機能ブロ
ック図である。

【図７】図１の診断出力部の構成の一例を示す機能ブロ
ック図である。

【図８】図１の制御部の構成の一例を示す機能ブロック
図である。

【図９】図１の信号分析部が行う線形予測法に基づく信
号処理を回路によって表現した図である。

【図１０】図１の励振部によって励振した振動波形の一
例を示す波形図である。

【図１１】図１の波形をＦＦＴして得た周波数スペクト
ルである。

【図１２】図１の励振部における駆動部の詳細の一例を
示す断面図である。

【図１３】図１の励振部における駆動部の詳細の一例を
示す断面図である。

【図１４】図１の励振部における駆動部の詳細の一例を
示す断面図である。

【図１５】励振部の自重を平衡させる実施例の構成図

【図１６】励振部の自重を平衡させる他の実施例の構成
図

【符号の説明】

１０励振部１１駆動部１１Ａ駆動部材部１１Ｂ圧迫部１２駆動部保持キャップ１３引張スプリング１４リ−ド線２０受信部２１圧電磁器２２振動結合層３０信号処理部３１増幅部３２濾波部４０信号分析部４１Ａ／Ｄ変換部４２信号記憶部４３演算部５０診断出力部５１判定部５２判定条件設定部５３画像出力部５４音声出力部５５位置表示部６０制御部６１制御信号発生部６２位置制御部７０検査部１１０平衡用重り１１２平衡用部材１１３平衡用支点１１４押圧用バネ１１５支持構造体１１６移動用車輪１２０液体保持枠１３０平衡用液体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象の固体中に振動を発生させる励
振部と、この固体中の振動を受信して電気信号に変換す
る受信部と、この受信部が受信した振動の特性を分析
し、検査結果として出力する検査部と、前記各部を制御
する制御部とを備え、前記制御部は、前記励振部による励振の時点と前記受信
部による振動の受信の期間とを同期させる手段を備えた
ことを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項２】検査対象の固体中に振動を発生させる励
振部と、この固体中の振動を受信して電気信号に変換す
る受信部と、この受信部が受信した振動の特性を分析
し、検査結果として出力する検査部と、前記各部を制御
する制御部とを備え、前記励振部は、圧電体又は磁歪体の伸縮を利用して前記
固体表面に接触した状態から前記固体表面を圧迫し、そ
の内部に自由振動を励振する手段を備えたことを特徴と
する固体内部の振動検査装置。
【請求項３】請求項２において、前記励振部は、前記圧電体または磁歪体のそれぞれの共
振周波数の交流電力で励振して伸縮させる手段を備えた
ことを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項４】請求項１乃至３のそれぞれにおいて、前記励振部は、鋼材等により、前記固体と接触している
ことを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項５】請求項１乃至４のそれぞれにおいて、前記検査部は、前記受信部が受信した振動を線形予測法
によって分析し、共振周波数と共振のＱ値とに基づいて
振動特性を検査する手段を備えたことを特徴とする固体
内部の振動検査装置。
【請求項６】請求項１乃至５のそれぞれにおいて、前記検査結果は、良品又は不良品のうちの少なくとも一
つを含む診断結果として出力されることを特徴とする固
体内部の振動検査装置。
【請求項７】請求項１乃至６のそれぞれにおいて、前記検査は、予め抽出され登録された良品と不良品の振
動の特性と前記検査部が分析した振動の特性とを比較す
ることによって行われることを特徴とする固体内部の振
動検査装置。
【請求項８】請求項１乃至６のそれぞれにおいて、前記励振部と前記受信部の前記固体上の位置を制御する
手段と、これらの位置を検出する手段を更に備えたこと
を特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項９】請求項１乃至８のそれぞれにおいて、前記受信部は液体、固体または半固体状の層を介在させ
ながら前記検査対象の固体の表面に接触せしめられたこ
とを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のそれぞれにおいて、前記励振部の前記固体表面との接触部が、前記励振部中
の駆動部材部より広い面積を有した平面状に構成される
ことを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項１１】請求項１乃至９のそれぞれにおいて、前記励振部の前記固体表面との接触部が、球面状に構成
されることを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項１２】請求項１乃至９のそれぞれにおいて、前記励振部の前記固体表面との接触部が、前記励振部の
中の駆動部材部より狭い面を有することを特徴とする固
体内部の振動検査装置。
【請求項１３】請求項１乃至１２のそれぞれにおい
て、前記励振部は、自重を平衡させる構成とされることを特
徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項１４】請求項１３において、前記励振部は、１個の支点により自重を平衡させる構成
とされることを特徴とする固体内部の振動検査装置。
【請求項１５】請求項１３において、前記励振部は、液体の浮力により自重を平衡させる構成
とされることを特徴とする固体内部の振動検査装置。