JP2014013172A - Ａｅ位置標定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材タンクなどの高減衰材料のタンクに適用することができ、耐圧試験など液体を満たした状態時のタンクのＡＥ計測で、液中を伝播したＡＥ波を抽出して、発生位置を正確に標定することができる複合材タンクなどの高減衰材料のＡＥ位置標定方法と装置を提供する。
【解決手段】複合材タンク１のタンク外壁１ａに、監視範囲Ａとこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲Ｂを画定し、センサ設置範囲Ｂのタンク外壁１ａに４以上のＡＥセンサ１２を取り付け、監視範囲Ａで発生し液中伝播するＡＥ波３をＡＥセンサ１２で検出し、最初に検出したＡＥセンサ１２の検出時刻と残りのＡＥセンサ１２の検出時刻との検出時間差からＡＥ波３の発生位置の三次元位置標定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＲＰなどの複合材料で構成されるタンクや容器について、タンクや容器の耐圧試験時などにタンクや容器内に液体を満たした状態で発生するアコースティックエミッション（以下ＡＥとする）信号の発生位置を特定するＡＥ位置標定装置及び方法に関するものである。

ＡＥ（アコースティックエミッション：音響発生）とは、材料の変形又は破損に伴い材料から発生する音波を意味する。また、ＡＥ信号とは、ＡＥで発生した音波信号を意味し、ＡＥセンサとはＡＥ信号を受信又は検出するセンサを意味する。更にＡＥ試験又はＡＥ法は、ＡＥ信号に基づき材料の変形又は破損の程度やその位置を特定する試験又は試験方法を意味する。

金属製底板と金属製側板の溶接構造で構成されるタンク（例えば原油タンクや天然ガスタンク等が該当する）の底板の腐食状況を評価するためにＡＥ検査方法が使用される非特許文献１の規格がある。非特許文献１においてはＡＥ音源の発生位置を求める方法、すなわちＡＥ位置標定方法については定めがない。

金属製底板と金属製側板の溶接構造で構成されるタンクのＡＥ位置標定については特許文献１が提案されている。特許文献１においては底板の４隅にＡＥセンサを配置し底板を伝播するラム波と呼ばれる板波を４つのＡＥセンサで検知し、ラム波の伝播時間からＡＥ信号の音源を求めるものである。

また、金属製底板の腐食位置を特定するためとして、側板に複数のＡＥセンサを取り付け、タンクの底板等に発生するＡＥ信号を検出して、ＡＥ発生源の位置を特定する手法が提案されている（例えば、非特許文献２、３）。これらの非特許文献２及び３においては、タンク内に存在する液中を伝播するＡＥ信号を検知し、ＡＥ発生源を求める方法が示されている。

いずれにしても、金属製底板と金属製側板からなる溶接構造のタンクのＡＥ検査におけるＡＥ試験は金属製底板の腐食状況を知ることが目的となっている。更に、金属製底板と側板からなる溶接構造のタンクのＡＥ計測においては、いずれの特許文献及び非特許文献とも３０ｋＨｚから５０ｋＨｚの共振型のＡＥセンサを適用することが示されている。

一方、ＣＦＲＰ等の複合材を外殻とするタンク・容器においてもＡＥ計測が行われている（非特許文献４、５）。非特許文献４においては複合材のタンク・容器のＡＥ計測手順が定められているが、ＡＥ発生源を特定するＡＥ位置標定方法についての記載はない。非特許文献５において音源位置標定法の動向が述べられているが、タンク・容器の外殻の板厚が薄い場合にタンク・容器の表面を伝播するラム波を使う方法が紹介されているに過ぎない。

特開２００５−１７０８９号公報、「タンク検査方法およびタンク検査装置」

「ＡＥ法による石油タンク底部の腐食損傷評価手法に関する技術指針」、ＨＰＩＳ Ｇ １１０ ＴＲ、社団法人日本圧力技術協会、２００５ 「タンク底板の腐食損傷診断における国内外のＡＥ試験適用の現状」、湯山茂徳、他、圧力技術 第４０巻第４号、２００２ 「タンクＡＥ計測における液滴ノイズの識別及び除去方法の検討」、中村英之、他、圧力技術、第４６号、第１巻、２００８ 「ＡＳＭＥ Ｃｏｄｅ Ｓｅｃ．Ｖ １９９８ Ａｒｔｉｃｌｅ １１ −ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＥＭＩＳＳＩＯＮ ＥＸＡＭＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＰＬＡＳＴＩＣ ＶＥＳＳＥＬＳ−」 「実用化期の複合材料技術と課題 ３．損傷・破壊モニタリングと評価」、上野谷敏之、水谷義弘、材料、第５５巻、第３号、２００６

上述した従来のＡＥ位置標定では、金属製底板と金属製側板の溶接構造のタンクを対象とした場合には、タンク底板の腐食状況を評価することを目的としており、側板の損傷状況は評価の対象となっていない。

一方、ＦＲＰなどの複合材料からなるタンク・容器（以下、「複合材タンク」）は、強化材にガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、高分子繊維などが用いられ、母材にエポキシ樹脂などの高分子、ゴム、セラミック、金属などが用いられている。また、複合材タンクは溶接やボルト締結部等の無い一体成型をされていることが一般的である。

従って、金属製タンクを対象とした従来のＡＥ位置標定手段をそのまま複合材タンクに適用すると、以下の問題点があった。

（１）金属製タンクが底板と側板の溶接構造であるのに対して、一般に複合材タンクは継手部分の無い球形や円筒形の一体構造である。また、金属製タンクが底板の腐食の監視を主とするＡＥ計測をするのに対して、複合材タンクは腐食しないが、タンクが加圧された際に母材の微小損傷、層間剥離及び繊維破断等の欠陥が複合材タンクの不特定部位から発生する。よって、ＡＥ音源は複合材タンクの全域に存在する。そのため、ＡＥ音源を特定する部位が音響的に複雑であるという問題がある。

（２）複合材料は補強材の繊維方向に依存して音速異方性があり、同一音源からのＡＥ信号であっても、伝播する方向によりＡＥ信号の伝播速度に差異がある。そのため、前記特許文献１のようなラム波伝播を使用した位置標定はできたとしても、非常に限定された部位となる。

（３）複合材料中を伝播する弾性波、すなわちＡＥ信号は、金属に比べて距離に対する減衰率が大きい。位置標定に必要な有意なＡＥ信号が受信できずに位置標定に失敗する。

（４）内部に水などの液体を満たして行う複合材タンクの耐圧試験においては、複合材料中を伝播するＡＥ信号は減衰が大きい。一方、音源から液中に伝播したＡＥ信号は減衰が小さく伝播する。そのため、ＡＥ発生源に極めて近傍のＡＥセンサでは複合材表面を伝播するＡＥ信号を主に検知し、ＡＥ発生源から離れていくと複合材中を伝播したＡＥ信号と液中を伝播したＡＥ波の両方が受信されるが、音源から十分に離れた位置では液中を伝播するＡＥ信号が支配的になる。このように複合材タンクでは複雑なＡＥ信号伝播経路となる。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、複合材タンクなどの高減衰材料のタンクに適用することができ、耐圧試験など液体を満たした状態時のタンクのＡＥ計測で、液中を伝播したＡＥ波を抽出して、発生位置を正確に標定することができる複合材タンクなどの高減衰材料のＡＥ位置標定方法と装置を提供することにある。

本発明によれば、複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
センサ設置範囲のタンク外壁に４以上のＡＥセンサを取り付け、
監視範囲で発生し液中伝播するＡＥ波をＡＥセンサで検出し、
最初に検出したＡＥセンサの検出時刻と残りのＡＥセンサの検出時刻との検出時間差からＡＥ波の発生位置の三次元位置標定を行う、ことを特徴とするＡＥ位置標定方法が提供される。

また、本発明によれば、複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
センサ設置範囲のタンク外壁に取り付けられた４以上のＡＥセンサと、
監視範囲で発生し液中伝播するＡＥ波をＡＥセンサで検出した検出時刻を記憶する記憶装置と、
最初に検出したＡＥセンサの検出時刻と残りのＡＥセンサの検出時刻との検出時間差からＡＥ波の発生位置の三次元位置標定を行う演算装置と、を備えることを特徴とするＡＥ位置標定装置が提供される。

上記本発明の方法と装置によれば、最初に液中を伝播するＡＥ波を検出したＡＥセンサの検出時刻と残りの３以上のＡＥセンサがＡＥ波を検出した検出時刻との検出時間差Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３・・・・・が測定される。この時のＡＥ波を検知した検出時間差Δｔは次式（１）で表される。

ＶΔｔｊ＝｜Ｘ−Ｘｉ｜−｜Ｘ−Ｘｊ｜・・・（１）
ここで、Ｘ，Ｘｉ，Ｘｊはベクトル位置であり、Ｘは音源位置（ｘ，ｙ，ｚ）、Ｘｊは最初に受信したセンサの位置（ｘｊ，ｙｊ，ｚｊ）、Ｘｉはｉ番目に受信したセンサの位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）、Ｖは試験体中の音速である。
ここで未知数は、音源位置Ｘ（ｘ，ｙ，ｚ）であるので、３以上の式があれば、数値的解法を用いて音源位置を求めることができる。すなわち、最初に受信するＡＥセンサを含めて、４以上のＡＥセンサを用いることでＡＥ波の発生位置（音源位置）を三次元的に得ることができる。

本発明の方法と装置によれば、液中を伝播するＡＥ信号を用いるため、固体中の場合には音速の異なる縦波、横波、板波など種々の波が混在するのに対し、液中を伝播する波は音速の一定な縦波のみであり、ＡＥ波の発生位置の三次元位置標定を正確に行うことができる。
また、従来のＣＦＲＰなど複合材タンクのＡＥによる位置標定には外殻を伝播するＡＥ波を用いているが（非特許文献５）、この場合にはＡＥ波の減衰が大きく、また音速異方性があるために正確な位置標定が困難である。しかし、本発明の方法と装置によれば液中を伝播するＡＥ波を用いており、液中のＡＥ波の減衰は小さく、かつ音速異方性もないので遠方に音源位置が存在しても正確にＡＥ波の発生位置の三次元位置標定が可能になる。

本発明のＡＥ位置標定装置の全体構成図である。 複合材タンクの断面が円形である一断面を用いて、液中を伝播するＡＥ波の経路と外壁を伝播するＡＥ波の経路の説明図である。 本発明の第１実施例を示すセンサ配置図である。 本発明の第１実施例におけるＡＥ信号である。 本発明の第２実施例を示す図である。 図５を正面から見た位置標定結果である。 本発明の第３実施例を示すセンサ配置図である。 本発明の第４実施例を示すセンサ配置図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明のＡＥ位置標定装置の全体構成図である。
この図において、１は複合材タンクであり、複合材タンク１のタンク外壁１ａに、監視範囲Ａとこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲Ｂを予め画定する。

本発明のＡＥ位置標定装置は、４以上のＡＥセンサ１２、記憶装置１４、及び演算装置１６を備える。
４以上のＡＥセンサ１２は、センサ設置範囲Ｂのタンク外壁１ａに取り付けられている。
記憶装置１４は、４以上のＡＥセンサ１２と信号線で接続されており、監視範囲Ａで発生しＡＥセンサ１２で検出された液中伝播するＡＥ波３の検出時刻をそれぞれ記憶する。
演算装置１６は、記憶装置１４と信号線で接続されており、最初に検出したＡＥセンサ１２の検出時刻と残りのＡＥセンサ１２の検出時刻との検出時間差からＡＥ波３の発生位置の三次元位置標定を行う。

本発明の試験対象である複合材タンク１は、例えばＦＲＰやＣＦＲＰなどの複合材料からなるタンクである。なお、複合材タンク１は、ＦＲＰ、ＣＦＲＰ以外の複合材料からなるタンクであってもよい。また、超音波の伝播が困難な減衰の大きな材料のタンクであってもよい。
複合材タンク１は、内部に液体２を充填している。この液体２は、圧力を上昇又は下降させる耐圧試験時あるいは加圧による破壊試験時に使用される淡水であってもよく、また液体天然ガス（ＬＮＧ）や液体水素などの加圧された常時貯蔵物であってもよい。複合材タンク１の形状は、この例では球形であるが、円筒形、その他の形状であってもよい。
タンク外壁１ａの形状は、好ましくは断面が円形の球形又は円筒形であるが、その他の形状であってもよい。

複数のＡＥセンサ１２は、被検体であるタンク外壁１ａの予め画定したセンサ設置範囲Ｂに、互いに間隔Ｌｉｊを隔てて設置され、複合材タンク１に充填された液体２からＡＥ波３を受信するようになっている。
ＡＥセンサ１２の数は、好ましくは６以上であるが、４以上であれば５以下でもよい。
複数のＡＥセンサ１２の間隔Ｌｉｊは、好ましくは均等であるが、相違してもよい。

複数のＡＥセンサ１２は、センサ設置範囲Ｂに対しタンク中心に対して対向する監視範囲ＡからのＡＥ波３を監視する。タンク外壁１ａの形状が、断面が円形の球形又は円筒形である場合、監視範囲Ａとセンサ設置範囲Ｂはタンク中心に対して対称位置であるのがよい。

ＡＥセンサ１２は監視範囲ＡからのＡＥ波３を効率よく受信する超音波指向性を有するものが用いられる。超音波の指向性は、圧電素子の直径Ｄと受信する超音波の波長λより次式（２）で与えられる。
Ｄ_Ｃ＝２Ｊ_１（ｍ）／ｍ・・・（２）
ここで、Ｊ_１（ｍ）：ベッセル関数、ｍ＝ｋ・ａ・ｓｉｎφ、ｋ＝２π／λ、ａ＝Ｄ／２、φ：注目する方向の音軸である。

図２は、複合材タンク１の断面が円形である一断面を用いて、液中を伝播するＡＥ波３の経路とタンク外壁１ａを伝播するＡＥ波３の経路の説明図である。ここで、ＡＥセンサ１２はセンサ設置範囲Ｂの内角αの範囲のタンク外壁１ａ上に設置されており、音源位置を監視範囲Ａの内角βの範囲とし、センサ設置範囲Ｂと監視範囲Ａは、中心Ｏを挟んで対向している。ここで、液中を伝播するＡＥ波３（超音波）の指向角θが最も大きくなる条件は、監視範囲Ａの最も外側に位置するａ点が音源位置となり、センサ設置範囲Ｂの最も外側に位置するｂ点にＡＥセンサ１２が位置する条件となる。このときの指向角θは、幾何学的に次式（３）で表される。

θ＝（α＋β）／４・・・（３）
液中のＡＥ波３の減衰は小さく無視できると考えると、監視範囲Ａで発生する音源位置ａからの液中伝播のＡＥ波３を１〜０．３の範囲で均一に受信する条件は、次式（４）となる。
λ／Ｄ＞（π／２．７８）・ｓｉｎ（（α＋β）／４）・・・（４）

図２の構成において、監視範囲Ａ内で発生したＡＥ波３は液中を伝播すると共に、タンク外壁１ａをも伝播する。この時に、最も液中伝播と外壁伝播の伝播距離の差が小さくなるのは、ａ点が音源位置で、ｂ点のＡＥセンサ１２で受信するときである。
このときのタンク外壁１ａの音速をＶ１とすると伝播時間は、（π―（（α＋β）／２））ｒ／Ｖ１・・・（５）で表され、液中を伝播する伝播時間は、液中の音速をＶ２として、２ｒｃｏｓθ／Ｖ２・・・（６）で表される。

一般に液中の音速は、タンク外壁１ａの音速の１／２以下であることが多く、一般に、ａ点が音源位置の場合にはタンク外壁１ａを伝わるＡＥ波３がセンサ設置範囲Ｂに取り付けられたＡＥセンサ１２に入る最初のＡＥ波３になる。従って、液中を伝播するＡＥ波３はそれ以降の受信波となり、最初に入ったタンク外壁１ａを伝播したＡＥ波３との伝播時間差が計測され、位置標定に失敗する。従って、タンク外壁１ａを伝播するＡＥ波３が減衰し、ｂ点のＡＥセンサ１２に到達する時点で設定した閾値を下回る音圧になる必要がある。

図３は、本発明の第１実施例を示すセンサ配置図であり、図４は、第１実施例におけるＡＥ信号である。
この実施例では、疑似ＡＥ送信器５としてランジュバン振動子を用いた疑似ＡＥ伝播試験により、ＡＥ波３の伝播経路の確認を行った。

図３において、複合材タンク１は、タンク外壁１ａが球形のＣＦＲＰタンクである。タンク外壁１ａの直径は３００ｍｍであり、その中心Ｏを原点とする直交３軸ｘ−ｙ−ｚを設定し、ｘ−ｙ平面上の１８０°の位置に疑似ＡＥ送信器５としてランジュバン振動子を設置し、２４５°と３１５°の位置に疑似ＡＥ受信器として２つＡＥセンサ１２を設置した。
この実施例には、ＡＥセンサ１２として、９５ｋＨｚ以上、８５０ｋＨｚ以下の広域範囲でＡＥ波３を検出可能な第１圧電センサを用いた。
以下、２４５°位置のＡＥセンサ１２を「２４５°センサ」、３１５°位置のＡＥセンサ１２を「３１５°センサ」と呼ぶ。ランジュバン振動子から２４５°センサと３１５°センサまでのタンク外壁１ａを伝播する距離は、それぞれ約１７０ｍｍ、約３５３ｍｍである。

図４において、（Ａ）（Ｂ）は、複合材タンク１内が空の場合の検出波形であり、（Ｃ）（Ｄ）は、水注入後加圧０ＭＰａの際の検出波形である。また図中の左側（Ａ）（Ｃ）は、２４５°センサの検出波形、右側（Ｂ）（Ｄ）は、３１５°センサの検出波形である。また各図において、横軸は経過時間、縦軸は検出出力である。

図４（Ａ）（Ｂ）から、複合材タンク１内が空の場合、２４５°センサでは疑似ＡＥ波３を受信しているが、３１５°センサではほとんど疑似ＡＥ波３を受信していないことがわかる。複合材タンク１内が空の場合の疑似ＡＥ波３は、タンク外壁１ａを伝播する板波のみである。従ってこの例において、９５ｋＨｚ以上、８５０ｋＨｚ以下の範囲で、タンク外壁１ａを伝播する板波３Ａの板波減衰距離Ｌ１は、１７０ｍｍ以上、３５０ｍｍ以下であることがわかる。
なお、板波減衰距離Ｌ１は、複合材タンク１の大きさ、形状、タンク外壁１ａの材質、液体２の温度、圧力により変動すると考えられる。従って、板波減衰距離Ｌ１は、予備試験等により予め設定するのがよい。

また図４（Ｃ）（Ｄ）から、水注入後の波形に着目すると、２４５°センサと３１５°センサの両方で疑似ＡＥ波３を受信している。また、複合材タンク１内が空の場合（図４（Ａ）（Ｂ））と比較すると、疑似ＡＥ波３の到達時間及び受信出力が大きく異なることがわかる。
従って、タンク外壁１ａを伝播する板波の伝播速度（音速）はＡＥ波３の広域周波数に依存するため一定ではないが、液中波の液中伝播速度（例えば約１５００ｍ／ｓ）よりも高速であることがわかる。

なお、図４（Ｃ）（Ｄ）の条件において、水注入後の加圧が２．５ＭＰａの場合と、４．５ＭＰａの場合の検出波形も別途計測した。この結果から、疑似ＡＥ波３の到達時間及び受信出力は、０ＭＰａの場合とほぼ同じであった。

図５は本発明の第２実施例を示す図である。この例で複合材タンク１は、直径５３０ｍｍ、高さ２００ｍｍの円筒形である。
タンク外壁１ａの上端と下端の断面円状の周囲に８個のセンサを配置して位置標定を検討した。上段の円周上には、θが２２．５度、１１２．５度、２０２．５度、２９２．５度の９０度間隔にＡＥ１、ＡＥ３、ＡＥ５、ＡＥ７のＡＥセンサ１２を配置した。一方、下段の円周上には、６７．５度（−２９２．５度）、１５７．５度（−２０２．５度）、２４７．５度（−１１２．５度）、３３７．５度（−２２．５度）の９０度間隔にＡＥ２、ＡＥ４、ＡＥ６、ＡＥ８のＡＥセンサ１２を配置した。
ＡＥセンサ１２として、９５ｋＨｚ以上、８５０ｋＨｚ以下の広域範囲でＡＥ波３を検出可能な圧電センサを用いた。

ＡＥ５のＡＥセンサ１２（θが２０２．５度）の下方１００ｍｍ（上段と下段の円周間のほぼ中央）の位置に疑似ＡＥ送信器５としてランジュバン振動子を取り付け、疑似ＡＥを送信した。

図６は、図５を正面から見た位置標定結果である。
図６（Ａ）は、全てのＡＥセンサ１２を用いて位置標定した結果である。最初にＡＥ波３を受信する疑似ＡＥ送信器５に最も近いＡＥ５のセンサ位置に位置標定されており、ＡＥ波３が実際に送信された疑似ＡＥ送信器５の位置とは異なった位置に位置標定されている。
図６（Ｂ）は、疑似ＡＥ送信器５と反対側にあるＡＥ１、ＡＥ７、ＡＥ２、ＡＥ８のＡＥセンサ１２を用いて位置標定した結果である。この図からＡＥ波３が実際に送信された疑似ＡＥ送信器５の位置とほぼ一致した標定結果が得られ、タンク外壁１ａを伝播するＡＥ波３が減衰する位置のＡＥセンサ１２で位置標定することが必要であることがわかる。

図７は、本発明の第３実施例を示すセンサ配置図である。この例で複合材タンク１は、断面が円形の球形又は円筒形である。
複数のＡＥセンサ１２は、複合材タンク１の円形断面の外周に取り付けられている。

この例では、予め、規定の感度より１０ｄＢ（×３倍）高めた感度のＡＥ波３が閾値を下回る減衰距離Ｌが測定される。
次いで、内角（π―Ｌ／ｒ）ラジアン内に位置する４以上のＡＥセンサ１２（ここでは１２Ａ〜１２Ｄ）を用いて、中心Ｏを挟んで対称位置の内角（π―Ｌ／ｒ）ラジアンの範囲の位置標定を行う。同時に、１２ＤのＡＥセンサ１２とそれに隣接する４以上の内角（π―Ｌ／ｒ）ラジアンの範囲のＡＥセンサ１２で、中心Ｏに対して対称位置の範囲の位置標定を行う。これを順次繰り返すことで、タンク外壁全体の位置標定が可能になる。

なお、この時に使用するＡＥセンサ１２はλ／Ｄ＞（π／２．７８）・ｓｉｎ（（α＋β）／４）を満たすものとすることで、指向角θの影響を１０ｄＢ以内に抑えて全てのＡＥセンサ１２で液中伝播のＡＥ波３の受信が可能になる。ここで、λは発生するＡＥ波３の周波数であり、一般に３０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。
また、図にはＡＥセンサ１２を円周上に一列に配置しているが、一列でなく、奥行きのあるエリア内に分散していてよい。

図８は、本発明の第４実施例を示すセンサ配置図である。この例で複合材タンク１は、断面が円形の球形である。
この例で球形の複合材タンク１のタンク外壁１ａに接する立方体６を想定し、立方体６の頂点に当たる位置に８個のＡＥセンサ１２を配置している。この図では、更に、立方体６の頂点に当たる４つのＡＥセンサ１２の中央にそれぞれ１つずつ計６個のＡＥセンサ１２を追加して示している。ここで、立方体６を構成する一つの平面６ａ側のＡＥセンサ１２を用いて反対側の面６ｂ側の位置標定を行う。それぞれの相対する側の位置標定を繰り返して、立方体全体の位置標定を行う。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 複合材タンク、１ａ タンク外壁、２ 液体、３ ＡＥ波、
５ 疑似ＡＥ送信器、６ 立方体、６ａ、６ｂ 平面、
１２ ＡＥセンサ、１４ 記憶装置、１６ 演算装置

Claims (9)

1. 複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
   センサ設置範囲のタンク外壁に４以上のＡＥセンサを取り付け、
   監視範囲で発生し液中伝播するＡＥ波をＡＥセンサで検出し、
   最初に検出したＡＥセンサの検出時刻と残りのＡＥセンサの検出時刻との検出時間差からＡＥ波の発生位置の三次元位置標定を行う、ことを特徴とするＡＥ位置標定方法。
2. 複合材タンクは、断面が円形のタンク外壁を伝わるＡＥ信号の減衰が大きな材料からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のＡＥ位置標定方法。
3. 監視範囲は、複合材タンクのタンク外壁全体であり、
   タンク外壁全体に複数のＡＥセンサを配置し、隣接する４以上のＡＥセンサで、タンク中心の対称範囲を順次対象として、タンク外壁全体の三次元位置標定を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のＡＥ位置標定方法。
4. 予め外郭を伝播するＡＥ波が所定の閾値以下まで減衰する減衰距離Ｌを求め、内角（π―Ｌ／ｒ）ラジアン内に位置する４以上のＡＥセンサを用いて、中心点を挟んで対称の位置の内角（π―Ｌ／ｒ）ラジアンの範囲の位置標定を行う、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＡＥ位置標定方法。
5. 規定の感度より１０ｄＢ高めた感度のＡＥ波が閾値を下回る減衰距離Ｌを求め、かつ、センサにλ／Ｄ＞（π／２．７８）・ｓｉｎ（（α＋β）／４）の条件を満たすセンサを用いる、ことを特徴とする請求項４に記載のＡＥ位置標定方法。
6. 球形の複合材タンクのタンク外壁に接する立方体の各頂点とその間に８以上のＡＥセンサを配置し、立方体を構成する一つの平面側のＡＥセンサを用いて反対側の面側の位置標定を行い、各平面での計測を繰り返してタンク外壁全体の三次元位置標定を行う、ことを特徴とする請求項３に記載のＡＥ位置標定方法。
7. 断面形状が円状のタンクにおいて、少なくとも円周上に５以上のＡＥセンサを配置し、５以上のＡＥセンサが液中を伝播するＡＥ信号を受信しているとして位置標定を行い、最初に検知したＡＥセンサと二番目に検知したＡＥセンサの円周上の位置が円状断面を中心とした角度で９０°以上の位相差があれば、最初に検知したＡＥセンサを位置標定として使用せずに、再度他のＡＥセンサの信号を用い、ＡＥ信号の伝播速度をタンクに充填された液の音速を用いて位置標定を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のＡＥ位置標定方法。
8. 複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
   センサ設置範囲のタンク外壁に取り付けられた４以上のＡＥセンサと、
   監視範囲で発生しＡＥセンサで検出された液中伝播するＡＥ波の検出時刻をそれぞれ記憶する記憶装置と、
   最初に検出したＡＥセンサの検出時刻と残りのＡＥセンサの検出時刻との検出時間差からＡＥ波の発生位置の三次元位置標定を行う演算装置と、を備えることを特徴とするＡＥ位置標定装置。
9. 断面形状が円状のタンクにおいて、少なくとも円周上に５以上のＡＥセンサを配置し、５以上のＡＥセンサが液中を伝播するＡＥ信号を受信しているとして位置標定を行い、最初に検知したＡＥセンサと二番目に検知したＡＥセンサの円周上の位置が円状断面を中心とした角度で９０°以上の位相差があれば、最初に検知したＡＥセンサを位置標定として使用せずに、再度他のＡＥセンサの信号を用い、ＡＥ信号の伝播速度をタンクに充填された液の音速を用いて位置標定を行う、ことを特徴とする請求項８に記載のＡＥ位置標定装置。
   

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