JP2006058278A - Elastic wave generation position calculation device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物内で損傷が発生したり、構造物に外部から物体が衝突したりしたときに発生する弾性波(アコースティック・エミッション)の発生位置を算出する弾性波発生位置算出装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to an elastic wave generation position calculation apparatus and method for calculating a generation position of an elastic wave (acoustic emission) generated when damage occurs in a structure or an object collides with the structure from the outside. It is about.
構造物内で損傷が発生したり、構造物に外部から物体が衝突したりすると、アコースティック・エミッション(以下、AEという。)と呼ばれる弾性波が発生する。このAEをモニタリングすることで、その構造物の損傷及び衝突をリアルタイムで観察することができる。 When damage occurs in the structure or an object collides with the structure from the outside, an elastic wave called acoustic emission (hereinafter referred to as AE) is generated. By monitoring this AE, damage and collision of the structure can be observed in real time.
複数のAEセンサを構造物に取り付け、構造物中で発生した損傷や飛来物の衝突によって励起される弾性波を観察し、各センサへの弾性波の到達時間差と各センサの取り付け位置の関係から、損傷又は衝突の発生位置を算出するシステムがプラント等で用いられている。 Attaching multiple AE sensors to the structure, observing the elastic waves excited by the damage generated in the structure and the collision of flying objects. From the relationship between the arrival time of the elastic waves to each sensor and the mounting position of each sensor A system for calculating the occurrence position of damage or collision is used in a plant or the like.
ところが、構造物が薄板、パイプ状又は棒状の場合には弾性波が複数の伝搬モードをもつ誘導波として伝搬し、その速度は伝搬モードや周波数等によって変化する。このため、AEセンサにより観察されるAEは分散性を有する波動となり、AEセンサの検出信号から到達時刻を正確に計測することは非常に難しい。 However, when the structure is a thin plate, pipe, or rod, the elastic wave propagates as a guided wave having a plurality of propagation modes, and the velocity changes depending on the propagation mode, frequency, and the like. For this reason, AE observed by the AE sensor becomes a wave having dispersibility, and it is very difficult to accurately measure the arrival time from the detection signal of the AE sensor.
そこで、AEセンサの検出信号に対して連続ウェーブレット変換を施して、検出信号のウェーブレット係数を算出し、そのウェーブレット係数から誘導波の到達時刻を計測する試みがなされている(例えば、非特許文献1,2)。 Therefore, an attempt is made to perform continuous wavelet transform on the detection signal of the AE sensor, calculate the wavelet coefficient of the detection signal, and measure the arrival time of the induced wave from the wavelet coefficient (for example, Non-Patent Document 1). , 2).
ところで、通常の方法で連続ウェーブレット変換を計算すると、マザーウェーブレットを時間軸上で検出信号のサンプル数分だけシフトさせながら各位置でコンボリューション作業する必要があり、演算処理コストが非常に大きい。 By the way, if the continuous wavelet transform is calculated by a normal method, it is necessary to perform the convolution work at each position while shifting the mother wavelet by the number of samples of the detection signal on the time axis, and the calculation processing cost is very high.
そのため、これまで、リアルタイムで損傷又は衝突の発生位置を算出するシステムに、連続ウェーブレット変換を適用することは困難であった。 Therefore, it has been difficult to apply the continuous wavelet transform to a system that calculates the occurrence position of damage or collision in real time.
本発明は、演算コストを少なくし、リアルタイムで損傷又は衝突の発生位置を算出することを可能とした弾性波発生位置算出装置及び方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an elastic wave generation position calculation apparatus and method that can reduce the calculation cost and calculate the occurrence position of damage or collision in real time.
本発明に係る弾性波発生位置算出装置は、薄板、パイプ状又は棒状の物体に発生する弾性波(アコースティック・エミッション)の発生位置を算出する弾性波発生位置算出装置であって、上記物体の表面に設置され、当該物体の表面の振動を検出する複数のセンサと、各センサの検出信号に基づき上記物体の表面における上記弾性波の発生位置を算出する演算部とを備え、上記演算部は、各上記センサにより検出された検出信号に対してそれぞれ連続ウェーブレット変換することによりウェーブレット係数を算出するウェーブレット変換手段と、上記ウェーブレット変換手段により算出した各ウェーブレット係数に基づき各センサへの弾性波の到着時刻を算出する到着時刻算出手段と、各上記センサの上記物体の表面における位置と、各上記センサへの弾性波の到着時刻の時刻差とに基づき、上記弾性波の上記物体における発生位置を算出する算出手段とを有し、上記ウェーブレット変換手段は、上記センサにより検出された検出信号をFFT(Fast Fourier Transform)変換して周波数領域の検出信号を生成し、ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットをFFT変換して得られた周波数領域のマザーウェーブレットと、上記周波数領域の検出信号とを、周波数毎に乗算し、上記乗算して得られた周波数領域の信号を逆FFT変換することにより、ウェーブレット係数を算出することを特徴とする。 An elastic wave generation position calculation apparatus according to the present invention is an elastic wave generation position calculation apparatus that calculates the generation position of an elastic wave (acoustic emission) generated in a thin plate, pipe-shaped or rod-shaped object, and the surface of the object A plurality of sensors that detect vibrations of the surface of the object, and a calculation unit that calculates a generation position of the elastic wave on the surface of the object based on a detection signal of each sensor. Wavelet transform means for calculating wavelet coefficients by performing continuous wavelet transform on the detection signals detected by the sensors, and arrival times of elastic waves at the sensors based on the wavelet coefficients calculated by the wavelet transform means Arrival time calculating means for calculating the position of each sensor on the surface of the object, Calculation means for calculating a position where the elastic wave is generated in the object based on a time difference between arrival times of the elastic waves to the sensor, and the wavelet transform means converts the detection signal detected by the sensor into an FFT. (Fast Fourier Transform) transform to generate frequency domain detection signal, and frequency domain mother wavelet obtained by FFT transform of mother wavelet in wavelet transform and the above frequency domain detection signal are multiplied for each frequency The wavelet coefficient is calculated by performing inverse FFT transform on the frequency domain signal obtained by the multiplication.
本発明に係る弾性波発生位置算出方法は、薄板、パイプ状又は棒状の物体の表面に対して当該物体の表面の振動を検出する複数のセンサを取り付けておき、当該物体を伝播する弾性波(アコースティック・エミッション)の発生位置を算出する弾性波発生位置算出方法において、各上記センサにより検出された検出信号に対してそれぞれ連続ウェーブレット変換することによりウェーブレット係数を算出するステップと、算出した各ウェーブレット係数に基づき各センサへの弾性波の到着時刻を算出するステップと、各上記センサの上記物体における位置と、各上記センサへの弾性波の到着時刻の時刻差とに基づき、上記弾性波の上記物体の表面における発生位置を算出するステップとを有し、上記連続ウェーブレット変換では、上記センサにより検出された検出信号をFFT(Fast Fourier Transform)変換して周波数領域の検出信号を生成し、ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットをFFT変換して得られた周波数領域のマザーウェーブレットと、上記周波数領域の検出信号とを、周波数毎に乗算し、上記乗算して得られた周波数領域の信号を逆FFT変換することにより、ウェーブレット係数を算出することを特徴とする。 In the elastic wave generation position calculation method according to the present invention, a plurality of sensors for detecting vibrations of the surface of the object are attached to the surface of the thin plate, pipe-shaped or bar-shaped object, and an elastic wave propagating through the object ( In the elastic wave generation position calculation method for calculating the generation position of acoustic emission, a step of calculating wavelet coefficients by performing continuous wavelet transform on the detection signals detected by the sensors, and calculating each wavelet coefficient Calculating the arrival time of the elastic wave to each sensor based on the position of the sensor, the position of the sensor in the object, and the time difference of the arrival time of the elastic wave to the sensor, the object of the elastic wave Calculating the occurrence position on the surface of the sensor, and in the continuous wavelet transform, the sensor The detected signal detected by the FFT is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) transform to generate a frequency domain detection signal, and the mother wavelet in the frequency domain obtained by performing FFT transform on the mother wavelet in the wavelet transform, and detection of the above frequency domain A wavelet coefficient is calculated by multiplying a signal for each frequency and performing inverse FFT transform on the frequency domain signal obtained by the multiplication.
本発明によれば、検出した誘導波に対して連続ウェーブレット変換する際の演算コストを少なくし、また、演算装置を計測装置に組み込むことにより、リアルタイムで損傷又は衝突の発生位置を算出することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the calculation cost when performing continuous wavelet transform on the detected induced wave, and to calculate the occurrence position of damage or collision in real time by incorporating the calculation device into the measurement device. it can.
以下、本発明が適用されたAE発生位置算出システムについて説明をする。 Hereinafter, an AE occurrence position calculation system to which the present invention is applied will be described.
図1に、本発明が適用されたAE発生位置算出システム10の構成を模式的に表した図を示す。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an AE occurrence
AE発生位置算出システム10は、測定対象物1上で発生したアコースティックエミッション(AE)と呼ばれる弾性波を検出し、そのAEの測定対象物1上における発生位置をリアルタイムで測定するシステムである。AEは、測定対象物1で損傷が発生したり、当該測定対象物1に外部から物体が衝突したりすることにより発生する。
The AE generation
測定対象物1は、AEが発生した場合に、そのAEが誘導波の一種である板波(ラム波)というモードで伝播する構造物である。測定対象物1は、ここでは、平板状の薄板構造物とした例を示すが、AEが誘導波として伝播すれば平板状の薄板構造物でなくても、棒状の構造物や配管のようなパイプ状の薄板構造物であってもよい。
The
システム構成
AE発生位置算出システム10は、測定対象物1の表面に配置された複数のAEセンサ11(11-1,11-2,…,11-n)と、各AEセンサ11の検出信号をデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器12と、演算処理を行うコンピュータ13とを備えている。
The system configuration AE generation
各AEセンサ11は、測定対象物1上にAEが発生した際にそのAEを検出するセンサである。各AEセンサ11は、つまり、測定対象物1のその取付位置において生じている振動を検出し、その振動を電気信号に変換するものである。圧力センサや加速度センサといったセンサを流用する場合もある。
Each
測定対象物1には、その表面にAEセンサ11が複数設けられている。測定対象物1の表面に対する、各AEセンサ11の取付位置の例を図2に示す。
The
複数のAEセンサ11(11-1,11-2,…,11-n)は、図2に示すように、測定対象物1の表面上に仮想的に三角形の格子模様を描いたときの各線の交点上に設けられている。言い換えれば、測定対象物1の表面の任意の一点を特定した場合、その一点から距離が近い3つのAEセンサ11を選択すると、その3つのAEセンサ11が三角形に配置されていた状態となっている。例えば、図2のA点を特定した場合、当該A点から距離が近い3つのAEセンサは、AEセンサ11−3,AEセンサ11−7及びAEセンサ11−8であるが、これらは三角形を構成している。
The plurality of AE sensors 11 (11-1, 11-2,..., 11-n) each line when a virtual triangular lattice pattern is drawn on the surface of the
また、各AEセンサ11が配置されている位置(測定対象物1に対する座標)は、予め計測され、コンピュータ13に登録されている。つまり、各AEセンサ11の各位置と、測定対象物1との位置関係は、コンピュータ13に登録されている。なお、上述したセンサ配置に限定されず、センサ配置や設定数を本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
Further, the position where each
アナログ/デジタル変換器12は、各AEセンサ11(11-1,11-2,…,11-n)により検出された検出信号を受信し、その検出信号を増幅したのち、アナログデジタル変換を行う。アナログ/デジタル変換器12によりデジタル化された各AEセンサ11(11-1,11-2,…,11-n)の検出信号は、コンピュータ13に入力される。
The analog /
コンピュータ13は、デジタル化されたのちの各AEセンサ11の検出信号に基づき、AEの測定対象物1上における発生位置を演算で算出する。コンピュータ13には、当該AE発生位置の算出のためのソフトウェアプログラムがインストールされている。コンピュータ13は、当該プログラムを常時実行しており、リアルタイムでAEの発生位置を算出し、ユーザに通知する。また、コンピュータ13には、モニタ14や入力部15も設けられており、ユーザに対して必要な情報を表示したり、ユーザから入力情報を取得したりする。なお、演算処理については、アナログ/デジタル変換器12とコンピュータ13の間に演算処理装置を設けて計測を実施する形態も考えられる。
The
測定フロー
つぎに、コンピュータ13によるAE発生位置の測定処理の処理手順について説明をする。
Measurement Flow Next, a processing procedure for measuring the AE occurrence position by the
コンピュータ13は、測定対象物1に発生するAEの常時観測を行っている。コンピュータ13は、まず、AE発生位置の観測のためのソフトウェアプログラムを実行する。このソフトウェアプログラム13は、AEの観測を行っている最中は、コンピュータ13上で常時実行される。
The
図3は、AE発生位置の観測のためのソフトウェアプログラムの実行したときのコンピュータ13の処理フローを示している。以下、この処理フローに従い説明をする。
FIG. 3 shows a processing flow of the
まず、ステップS1において、コンピュータ13は、各AEセンサ11の検出信号をモニタリングし、いずれか一つのAEセンサ11の検出信号が所定の閾値以上となったか否かを判断する(ステップS1)。所定の閾値以上となった場合(ステップS1のYES)には、続くステップS2以降の処理を行い、いずれのAEセンサ11の出力も所定の閾値未満(ステップS1のNO)である場合には、当該ステップS1で処理を待機する。すなわち、ステップS1の処理は、AEセンサ11の検出出力のレベルをトリガとして、実際のAE発生位置の算出演算が開始されることを意味している。
First, in step S1, the
続いて、ステップS2において、コンピュータ13は、全てのAEセンサ11の検出信号の取り込みを開始し、取り込んだ検出信号をメモリに格納する。
Subsequently, in step S2, the
続いて、ステップS3において、コンピュータ13は、3つ毎のAEセンサ11で囲まれた複数の三角形の領域のなかから、AE発生源が含まれる1つの三角形の領域を判断する。つまり、AE発生源を取り囲む3つのAEセンサ11を検出する。
Subsequently, in step S <b> 3, the
判断の手法としては、検出信号のレベルが所定の閾値以上となった時点の時刻を、全てのAEセンサ11に対して求める。続いて、三角形領域毎に、その三角形を構成する3つのAEセンサ11の時刻の和を求める。例えば、図2に示す13個の三角形領域の全てに対して、その三角形を構成する3つのAEセンサ11が所定の閾値以上となった時点の時刻の和を求める。そして、その和が最も小さい1つの三角形を特定し、その特定した三角形をAE発生位置が含まれる三角形領域と判断する。
As a determination method, the time when the level of the detection signal becomes equal to or higher than a predetermined threshold is obtained for all the
以下、AE発生位置が含まれる三角形領域のことを、「特定三角形領域」という。 Hereinafter, the triangular area including the AE occurrence position is referred to as a “specific triangular area”.
続いて、ステップS4において、コンピュータ13は、特定三角形領域の頂点に配置された3つのAEセンサ11を特定し、特定した3つのAEセンサ11から出力されたそれぞれの検出信号に対して、連続ウェーブレット変換を行う。
Subsequently, in step S4, the
特定した3つのAEセンサ11からは、例えば、図4に示すような、検出信号が出力される。AEセンサ11から出力された検出信号は、分散性を示す波となっている。
For example, detection signals as shown in FIG. 4 are output from the three identified
3つのAEセンサ11から出力された検出信号の所定の範囲(例えば、図4に示す500μ秒の範囲)に対して、それぞれ連続ウェーブレット変換を行うと、図5に示すような波形を得ることができる。 When a continuous wavelet transform is performed on a predetermined range of detection signals output from the three AE sensors 11 (for example, a range of 500 μsec shown in FIG. 4), a waveform as shown in FIG. 5 can be obtained. it can.
このように連続ウェーブレット変換を行うと、図5の点線で囲んだポイントのような一つのピークを得ることができる。 When continuous wavelet transform is performed in this way, one peak such as a point surrounded by a dotted line in FIG. 5 can be obtained.
なお、このステップS4における連続ウェーブレットの演算処理の詳細は後述する。 The details of the continuous wavelet calculation process in step S4 will be described later.
続いて、ステップS5において、コンピュータ13は、3つのAEセンサ11の検出信号を連続ウェーブレット演算した結果から、得られたウェーブレット係数値が最も大きくなった時刻、つまり、ピーク時刻を、3つのAEセンサ11毎に抽出する。そして、コンピュータ13は、3つのAEセンサ11の各ピーク時刻と、ある所定の基準時刻との差を算出し、これらをAEの到着時間差の情報(時間差情報t1,t2,t3)として記憶する。
Subsequently, in step S5, the
続いて、ステップS6において、コンピュータ13は、特定三角形を構成する3つのAEセンサ11の到着時間差情報(t1,t2,t3)と、これら3つのAEセンサ11の配置座標(測定対象物1に対する対応するAEセンサ11の取り付け位置の座標)とに基づき、測定対象物1の表面上におけるAEが発生した位置の標定を行う。
Subsequently, in step S6, the
例えば、対象構造物が均質等方材料製の場合には、センサ座標とセンサ間での到達時間差(t1−t2,t3−t2等)及び構造物中の誘導波の速度からなる連立方程式をコンピュータ13内で解くことにより一意的に音源位置を算出することができる。また、繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRP)製構造物など、異方性を有する構造物の場合には、探査ゾーン内の各位置においてセンサへの到達時間を音速異方性を考慮に入れて計算(図6)し、得られた到達時間差情報(t´1−t´2,t´3−t´2等)と実験で得られた時間差情報(t1−t2,t3−t2等)が最小になる点を見つけることで、音源位置を標定することができる。
For example, when the target structure is made of a homogeneous isotropic material, it consists of the difference in arrival time (t 1 −t 2 , t 3 −t 2, etc.) between the sensor coordinates and the sensor and the velocity of the induced wave in the structure. The sound source position can be uniquely calculated by solving the simultaneous equations in the
以上のステップS6の処理が終了すると、コンピュータ13は、AEの発生位置を取得することができる。
When the process of step S6 is completed, the
コンピュータ13は、以上のように取得したAEの発生位置Xを、数値で出力したり、例えば図7に示すように視覚的に位置を示す画面20のように表示して、ユーザに提示をする。
The
連続ウェーブレット変換
つぎに、ステップS4における連続ウェーブレット変換の処理内容について説明をする。
CWT Next, processing contents of the continuous wavelet transform at step S4 will be described.
ウェーブレット変換は、解析対象となる時間tを変数とする信号(検出信号x(t))と、時間的及び周波数的に局在している信号波の束Ψとのコンボリューション演算である。具体的には、下式のように表される。 The wavelet transform is a convolution operation between a signal (detection signal x (t)) having a time t as a variable to be analyzed and a bundle of signal waves Ψ localized in terms of time and frequency. Specifically, it is expressed as the following formula.
なお、Ψa,b(t)は、マザーウェーブレットと呼ばれ、アドミッシブル条件を満たす特別な関数で、実部と虚部とを含んでいる。マザーウェーブレットΨa,b(t)は、スケーリング係数と呼ばれるaを変化させると周波数が変化する。従って、スケーリング係数aを変化させることによって検出信号x(t)から任意の周波数情報を取り出すことができる。また、マザーウェーブレットは、シフト係数と呼ばれるbを変化させると時間方向に移動する。従って、シフト係数bを変化させることによって検出信号x(t)の任意の時間における情報を取り出すことができる。 Ψ a, b (t) is a special function that satisfies the admissible condition and is called a mother wavelet and includes a real part and an imaginary part. The frequency of the mother wavelet Ψ a, b (t) changes when a called a scaling coefficient is changed. Therefore, arbitrary frequency information can be extracted from the detection signal x (t) by changing the scaling coefficient a. The mother wavelet moves in the time direction when b called a shift coefficient is changed. Therefore, information at an arbitrary time of the detection signal x (t) can be extracted by changing the shift coefficient b.
まず、通常の連続ウェーブレット変換の演算処理を説明する。図8は、通常の連続ウェーブレット変換の演算手順を示す。 First, a normal continuous wavelet transform calculation process will be described. FIG. 8 shows a calculation procedure of normal continuous wavelet transform.
まず、検出信号x(t)と、初期時刻b0のマザーウェーブレットΨa,b(t)とのコンボリューションを演算し、初期時刻b0におけるウェーブレット係数を算出する(図8(A))。 First, a detection signal x (t), calculates the convolution of the initial time b 0 of the mother wavelet Ψ a, b (t), and calculates the wavelet coefficients at the initial time b 0 (FIG. 8 (A)).
続いて、検出信号x(t)と、初期時間b0から1ステップ時間分シフトした時刻b1の
のマザーウェーブレットΨa,b(t)とのコンボリューションを演算し、時間b1におけるウェーブレット係数を算出する(図8(B))。
Subsequently, a convolution of the detection signal x (t) with the mother wavelet Ψ a, b (t) at time b 1 shifted by one step time from the initial time b 0 is calculated, and the wavelet coefficient at time b 1 is calculated. Is calculated (FIG. 8B).
以後、時刻を1ステップずつずらして、全てのコンボリューション演算を行い、全ての時間範囲(時刻b0〜時刻bn)まで演算を行う(図8(C))。 Thereafter, the time is shifted by one step, all the convolution calculations are performed, and the calculation is performed over the entire time range (time b 0 to time b n ) (FIG. 8C).
この結果、時刻b0〜時刻bnの範囲のウェーブレット係数を得ることができる。 As a result, wavelet coefficients in the range of time b 0 to time b n can be obtained.
しかしながら、コンボリューション演算は、演算コストが非常に多い。そのため、AE発生位置の測定処理に、このような通常の連続ウェーブレット変換の演算処理を用いた場合、リアルタイムでのAE発生位置の算出はほとんど不可能である。 However, the convolution calculation has a very high calculation cost. For this reason, when such a normal continuous wavelet transform calculation process is used for the measurement process of the AE occurrence position, it is almost impossible to calculate the AE occurrence position in real time.
そこで、本発明者は、次のような、連続ウェーブレット変換の高速計算アルゴリズムを、当該処理に用いることとした。 Therefore, the present inventor decided to use the following high-speed calculation algorithm of continuous wavelet transform for the processing.
図9に、ステップS4での具体的な演算処理手順を示す。 FIG. 9 shows a specific calculation processing procedure in step S4.
まず、検出信号x(t)に対して、高速フーリエ変換(FFT)演算を行う(ステップS11)。 First, a fast Fourier transform (FFT) operation is performed on the detection signal x (t) (step S11).
続いて、マザーウェーブレットa,b(t)に対してFFT演算を行う(ステップS12)。なお、マザーウェーブレットa,b(t)のFFT演算の結果を予めメモリに格納しておき、それを読み出しても良い。 Subsequently, an FFT operation is performed on the mother wavelets a, b (t) (step S12). Note that the result of the FFT operation of the mother wavelets a, b (t) may be stored in advance in a memory and read out.
続いて、検出信号x(t)のFFT演算の結果と、マザーウェーブレットΨa,b(t)のFFT演算の結果とを、周波数毎に乗算する(ステップS13)。 Subsequently, the result of the FFT operation of the detection signal x (t) and the result of the FFT operation of the mother wavelet Ψ a, b (t) are multiplied for each frequency (step S13).
続いて、ステップS13の乗算結果を、逆高速フーリエ変換(IFFT)演算を行う(ステップS14)。 Subsequently, an inverse fast Fourier transform (IFFT) operation is performed on the multiplication result in step S13 (step S14).
そして、このステップS14のIFFT演算の結果として得られた信号を、連続ウェーブレット演算の結果(ウェーブレット係数)として出力する。 Then, the signal obtained as a result of the IFFT calculation in step S14 is output as a result of the continuous wavelet calculation (wavelet coefficient).
以上のように、当該演算によれば、2回のFFT演算、1回の乗算(周波数毎)、及び、1回のIFFT演算で計算が終了するので、演算コストが非常に少なくて済み、AE発生位置の測定処理に適用することが可能となる。 As described above, according to the calculation, the calculation is completed with two FFT operations, one multiplication (for each frequency), and one IFFT operation, so that the calculation cost is very low. It can be applied to the measurement process of the generation position.
10 AE発生位置算出システム、11 AEセンサ、12 アナログ/デジタル変換器、13 コンピュータ
10 AE generation position calculation system, 11 AE sensor, 12 analog / digital converter, 13 computer
Claims (2)
上記物体の表面に設置され、当該物体の表面の振動を検出する複数のセンサと、
各上記センサの検出信号に基づき上記物体の表面における上記弾性波の発生位置を算出する演算部とを備え、
上記演算部は、
各上記センサにより検出された検出信号に対してそれぞれ連続ウェーブレット変換することによりウェーブレット係数を算出するウェーブレット変換手段と、
上記ウェーブレット変換手段により算出した各ウェーブレット係数に基づき各センサへの弾性波の到着時刻を算出する到着時刻算出手段と、
各上記センサの上記物体の表面における位置と、各上記センサへの弾性波の到着時刻の時刻差とに基づき、上記弾性波の上記物体における発生位置を算出する算出手段とを有し、
上記ウェーブレット変換手段は、
上記センサにより検出された検出信号をFFT(Fast Fourier Transform)変換して周波数領域の検出信号を生成し、
ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットをFFT変換して得られた周波数領域のマザーウェーブレットと、上記周波数領域の検出信号とを、周波数毎に乗算し、
上記乗算して得られた周波数領域の信号を逆FFT変換することにより、ウェーブレット係数を算出すること
を特徴とする弾性波発生位置算出装置。 In an elastic wave generation position calculation device that calculates the generation position of elastic waves (acoustic emission) generated in a thin plate, pipe-shaped or rod-shaped object,
A plurality of sensors installed on the surface of the object and detecting vibrations of the surface of the object;
A calculation unit that calculates the generation position of the elastic wave on the surface of the object based on the detection signal of each sensor;
The arithmetic unit is
Wavelet transform means for calculating wavelet coefficients by performing continuous wavelet transform on the detection signals detected by each of the sensors,
Arrival time calculating means for calculating the arrival time of the elastic wave to each sensor based on each wavelet coefficient calculated by the wavelet transform means;
Calculating means for calculating a position where the elastic wave is generated in the object based on a position of each sensor on the surface of the object and a time difference between arrival times of the elastic waves at the sensors;
The wavelet transform means is
A detection signal in the frequency domain is generated by performing FFT (Fast Fourier Transform) conversion on the detection signal detected by the sensor,
The frequency domain mother wavelet obtained by FFT transforming the mother wavelet in the wavelet transform and the frequency domain detection signal are multiplied for each frequency,
A wavelet coefficient is calculated by performing inverse FFT transform on the frequency domain signal obtained by the multiplication.
各上記センサにより検出された検出信号に対してそれぞれ連続ウェーブレット変換することによりウェーブレット係数を算出するステップと、
算出した各ウェーブレット係数に基づき各センサへの弾性波の到着時刻を算出するステップと、
各上記センサの上記物体の表面における位置と、各上記センサへの弾性波の到着時刻の時刻差とに基づき、上記弾性波の上記物体における発生位置を算出するステップとを有し、
上記連続ウェーブレット変換では、
上記センサにより検出された検出信号をFFT(Fast Fourier Transform)変換して周波数領域の検出信号を生成し、
ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットをFFT変換して得られた周波数領域のマザーウェーブレットと、上記周波数領域の検出信号とを、周波数毎に乗算し、
上記乗算して得られた周波数領域の信号を逆FFT変換することにより、ウェーブレット係数を算出すること
を特徴とする弾性波発生位置算出方法。
A plurality of sensors for detecting the vibration of the surface of a thin plate, pipe-shaped or rod-shaped object are attached, and an elastic wave for calculating the generation position of an elastic wave (acoustic emission) propagating through the object In the generation position calculation method,
Calculating wavelet coefficients by performing continuous wavelet transform on the detection signals detected by each of the sensors;
Calculating the arrival time of the elastic wave to each sensor based on each calculated wavelet coefficient;
Calculating the generation position of the elastic wave in the object based on the position of each sensor on the surface of the object and the time difference between the arrival times of the elastic waves at the sensors;
In the above continuous wavelet transform,
A detection signal in the frequency domain is generated by performing FFT (Fast Fourier Transform) conversion on the detection signal detected by the sensor,
The frequency domain mother wavelet obtained by FFT transforming the mother wavelet in the wavelet transform and the frequency domain detection signal are multiplied for each frequency,
A wavelet coefficient is calculated by performing inverse FFT transform on the frequency domain signal obtained by the multiplication.
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