JP2015075477A - Stress luminescence evaluation system and stress luminescence evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、応力発光体における発光現象に基づいて、当該応力発光体の歪みパターンを評価する応力発光評価装置並びに応力発光評価方法に関する。 The present invention relates to a stress light emission evaluation apparatus and a stress light emission evaluation method for evaluating a distortion pattern of a stress light emission body based on a light emission phenomenon in the stress light emission body.
従来、構造体に欠陥が発生すると欠陥周辺に異常歪みが生じ、その結果、構造体自体の亀裂や、ひび割れ、破壊に繋がることが確認されている。このような欠陥の発生は、例えば、建物、高架橋、橋梁、トンネル、パイプラインなどの大型構造体のみならず、圧力容器など様々な構造体にとって、安全性を妨げる原因となる。このため、構造体の欠陥を検知する技術が多数開発されている。 Conventionally, it has been confirmed that when a defect occurs in a structure, abnormal distortion occurs around the defect, and as a result, the structure itself is cracked, cracked, or broken. Generation | occurrence | production of such a defect becomes a cause which interferes with safety | security not only for large structures, such as a building, a viaduct, a bridge, a tunnel, and a pipeline, but various structures, such as a pressure vessel. For this reason, many techniques for detecting defects in the structure have been developed.
このような欠陥を検知する技術として、外部からの機械的な刺激によって発光する応力発光体を利用した応力発光評価を挙げることができる。例えば、この応力発光評価では、変形（歪み）エネルギーを受け取って発光する応力発光体を含有する発光膜が、構造体の表面に形成される。これにより、構造体に歪み（荷重）がかかると、構造体の歪みに応じて発光膜も歪むため、発光膜（応力発光体）が発光する。つまり、構造体の歪み（力分布）が、光分布に変換される。従って、発光膜の発光強度（発光分布）に基づいて、構造体の歪みの逆解析と共に、構造体の欠陥を検知することが可能となる。 As a technique for detecting such a defect, stress luminescence evaluation using a stress luminescent material that emits light by an external mechanical stimulus can be mentioned. For example, in this stress luminescence evaluation, a light emitting film containing a stress luminescent material that emits light upon receiving deformation (strain) energy is formed on the surface of the structure. Thus, when strain (load) is applied to the structure, the light-emitting film is also distorted according to the strain of the structure, so that the light-emitting film (stress light-emitting body) emits light. That is, the distortion (force distribution) of the structure is converted into a light distribution. Therefore, based on the light emission intensity (light emission distribution) of the light emitting film, it is possible to detect a defect in the structure as well as reverse analysis of the distortion of the structure.
具体的には、図２０および図２１は、従来の応力発光評価の原理を説明する図であり、図２０は応力発光体に荷重が入力されていない場合、図２１は応力発光体に荷重が入力された場合を示している。なお、各図において、縦軸は発光膜の発光強度、横軸は時間を示している。 Specifically, FIG. 20 and FIG. 21 are diagrams for explaining the principle of conventional stress light emission evaluation. FIG. 20 shows a case where no load is input to the stress light emitter, and FIG. It shows the case of input. In each figure, the vertical axis represents the light emission intensity of the light emitting film, and the horizontal axis represents time.
図２０のように、応力発光体に一定強度の光を照射すると、照射時間中、その強度に応じた一定の発光を示す。また、応力発光体は残光性を持っているため、照射終了後から次の照射開始まで、発光強度は緩やかに減少する。 As shown in FIG. 20, when the stress-stimulated illuminant is irradiated with light having a constant intensity, the light emission corresponding to the intensity is emitted during the irradiation time. In addition, since the stress-stimulated luminescent material has afterglow properties, the emission intensity gradually decreases from the end of irradiation until the next irradiation start.
一方、図２１のように、照射終了後から次の照射開始までの間（測定時間中）に応力発光体に荷重がかかると、応力発光体は、残光による発光に加えて、その荷重に応じた発光を示す。つまり、荷重がかかった時点の発光強度は、図２０の場合よりも増加する。従って、測定時間中の発光強度に基づいて、応力発光体にかかった荷重（すなわち構造体の歪み）の逆解析と共に、構造体の欠陥を検知することが可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 21, when a stress is applied to the stress illuminant between the end of irradiation and the start of the next irradiation (during the measurement time), the stress illuminator The corresponding light emission is shown. That is, the light emission intensity at the time when the load is applied is greater than in the case of FIG. Therefore, based on the light emission intensity during the measurement time, it is possible to detect a defect in the structure as well as reverse analysis of the load applied to the stress light emitter (that is, distortion of the structure).
しかしながら、従来の応力発光評価方法は、応力発光体にランダムに荷重が入力される条件には、適用できないという問題がある。 However, there is a problem that the conventional stress luminescence evaluation method cannot be applied to conditions in which a load is randomly input to the stress luminescent material.
具体的には、図２１において、荷重が同一であれば、測定期間中のどのタイミングで荷重がかかっても、その荷重による発光強度も同一であるとも考えられる。ところが、実際には、同一荷重であるにも拘わらず、荷重のタイミングによって、発光強度が異なることがある。 Specifically, in FIG. 21, if the load is the same, it can be considered that the light emission intensity due to the load is the same regardless of the timing at which the load is applied. However, in actuality, although the load is the same, the emission intensity may vary depending on the timing of the load.
より具体的には、１回の測定期間中の荷重を１回として、同一の荷重を応力発光体にかけた場合、横軸に照射終了後からの経過時間（荷重のタイミング）、縦軸に発光強度をプロットすると、発光強度は、直線性を示さず放物線を描く（後述する比較例２参照）。このため、荷重のタイミングによっては荷重がかかっているにもかかわらず、確実に発光を捉えきれない虞がある。従って、荷重による発光を確実に捉え、高感度・高精度解析を行うためには、発光強度が極大値を示す付近で、発光強度を測定する必要がある。つまり、従来の応力発光評価方法は、荷重のタイミング（発光強度を測定するタイミング）が、照射終了後のごくわずかな期間に限定される。 More specifically, when the load during one measurement period is set to one and the same load is applied to the stress light emitter, the elapsed time after the irradiation (load timing) is plotted on the horizontal axis, and the light is emitted on the vertical axis. When the intensity is plotted, the emission intensity shows a parabola without showing linearity (see Comparative Example 2 described later). For this reason, depending on the timing of the load, there is a possibility that light emission cannot be reliably captured even though the load is applied. Therefore, in order to reliably capture light emission due to a load and perform high sensitivity and high accuracy analysis, it is necessary to measure the light emission intensity in the vicinity where the light emission intensity shows a maximum value. That is, in the conventional stress luminescence evaluation method, the load timing (timing for measuring the luminescence intensity) is limited to a very short period after the end of irradiation.
実験室で応力発光解析を行う場合、応力発光体に対する荷重の入力タイミングは比較的簡単に制御し易い。しかし、例えば建物や橋梁などの構造物に対して大きな荷重をかける場合、荷重の入力タイミングを制御することは困難である。例えば、橋梁に対する大型車（大きな荷重）の影響を解析する場合、発光強度が極大値を示す時間に、大型車を通過させる必要がある。しかし、そのようにタイミングを制御することは困難であり、タイミングの制御に失敗すれば測定は不確実になる。 When performing stress luminescence analysis in the laboratory, the input timing of the load to the stress luminescent material is relatively easy to control. However, when applying a large load to a structure such as a building or a bridge, it is difficult to control the load input timing. For example, when analyzing the influence of a large vehicle (large load) on a bridge, it is necessary to pass the large vehicle at a time when the light emission intensity shows a maximum value. However, it is difficult to control the timing in this way, and if the timing control fails, the measurement becomes uncertain.
しかも、実際に屋外の構造体の解析を行うためには、外部からランダムに構造体にかかる荷重に対する解析が不可欠である。しかし、上述のように、従来の応力発光評価方法を用いて、高感度・高精度の解析を行うためには、荷重のタイミングが、照射終了後のごくわずかな期間に限定される。このため、従来の応力発光評価方法をランダムな荷重に対する解析に適用すると、必然的に解析精度が落ちる。 Moreover, in order to actually analyze the outdoor structure, it is indispensable to analyze the load applied to the structure at random from the outside. However, as described above, in order to perform high-sensitivity and high-accuracy analysis using a conventional stress-emission evaluation method, the load timing is limited to a very short period after the end of irradiation. For this reason, if the conventional stress luminescence evaluation method is applied to analysis for a random load, the analysis accuracy inevitably decreases.
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランダムに入力される荷重に対しても、応力発光体の発光強度を確実に評価することのできる応力発光評価装置および応力発光評価方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stress light emission evaluation apparatus capable of reliably evaluating the light emission intensity of a stress light emitter even with a load inputted at random. And providing a stress luminescence evaluation method.
本発明に係る応力発光評価装置は、上記課題を解決するために、応力発光体の発光強度を解析する応力発光評価装置であって、上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射手段と、上記応力発光体の発光強度を検知する検知手段と、
上記検知手段の検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出手段とを備えることを特徴としている。
The stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention is a stress luminescence evaluation apparatus for analyzing the luminescence intensity of a stress illuminant in order to solve the above-mentioned problem, and irradiating means for intermittently irradiating the stress illuminant with pulse light And detecting means for detecting the light emission intensity of the stress-stimulated luminescent material,
And a calculating means for calculating the light emission intensity by the load input to the stress light emitter based on the detection result of the detecting means.
本発明に係る応力発光評価方法は、上記課題を解決するために、応力発光体の発光強度を解析する応力発光評価方法であって、上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射ステップと、上記応力発光体の発光強度を検知する検知ステップと、上記検知ステップの検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出ステップとを有することを特徴としている。 The stress luminescence evaluation method according to the present invention is a stress luminescence evaluation method for analyzing the luminescence intensity of a stress illuminant in order to solve the above-described problem, and is an irradiation step of intermittently irradiating the stress illuminant with pulsed light. And a detection step for detecting the light emission intensity of the stress light emitter, and a calculation step for calculating the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter based on the detection result of the detection step. Yes.
上記の発明によれば、照射手段が応力発光体に対して断続的にパルス光を照射するため、応力発光体の発光状態を維持することが可能である。このようにパルス光の照射により応力発光体を発光させると、照射終了後から次のパルス光の照射までの期間中、どのタイミングで荷重がかかったとしても、その荷重に応じた一定の発光を示す。これにより、荷重のタイミングに関係なく、応力発光体にかかった荷重を確実に捉えることができる。従って、ランダムに入力される荷重に対しても、応力発光体の発光強度を確実に評価することのできる応力発光評価装置および応力発光評価方法を実現することができる。 According to the above invention, since the irradiating means irradiates the stress light emitter intermittently with the pulsed light, the light emission state of the stress light emitter can be maintained. In this way, when the stress illuminant is caused to emit light by irradiating with pulsed light, a constant light emission corresponding to the load is emitted regardless of the timing at which the load is applied during the period from the end of irradiation until the next pulsed light irradiation. Show. Thereby, the load applied to the stress light-emitting body can be reliably captured regardless of the timing of the load. Therefore, it is possible to realize a stress light emission evaluation apparatus and a stress light emission evaluation method capable of reliably evaluating the light emission intensity of a stress light emitter even with a randomly input load.
また、本発明に係る応力発光評価装置では、上記算出手段は、上記検知手段によって検知された、上記応力発光体に荷重が入力されたときの発光強度と、荷重が入力されていないときの発光強度との差分に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出することが好ましい。 In the stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention, the calculation means detects the luminescence intensity detected by the detection means when a load is input to the stress illuminant and the luminescence when no load is input. It is preferable to calculate the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter based on the difference from the intensity.
また、本発明に係る応力発光評価方法では、上記算出ステップは、上記検知ステップによって検知された、上記応力発光体に荷重が入力されたときの発光強度と、荷重が入力されていないときの発光強度との差分に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出することが好ましい。 In the stress light emission evaluation method according to the present invention, the calculation step includes the light emission intensity detected when the load is input to the stress light emitter detected by the detection step and the light emission when no load is input. It is preferable to calculate the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter based on the difference from the intensity.
上記の発明によれば、算出手段は、検知手段によって検知された、応力発光体に入力される荷重の有無による発光強度の差分によって、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する。これにより、複雑な解析を行うことなく、極めて簡便に応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出することができる。また、算出手段の構成を簡素化することもできる。 According to the above invention, the calculation means calculates the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter by the difference in light emission intensity detected by the detection means depending on the presence or absence of the load input to the stress light emitter. Thereby, the light emission intensity by the load input to the stress light emitter can be calculated very simply without performing complicated analysis. In addition, the configuration of the calculation means can be simplified.
また、本発明に係る応力発光評価装置では、上記算出手段は、上記荷重が入力されてないときの発光強度として、その発光強度の平均値を用いることが好ましい。 In the stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention, it is preferable that the calculation means uses an average value of the luminescence intensity as the luminescence intensity when the load is not input.
上記の発明によれば、算出手段は、荷重が入力されていないときの発光強度の平均値を算出する。そして、算出した平均値と、応力発光体に荷重が入力されたときの発光強度との差分に基づいて、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する。これにより、算出される荷重による発光強度の精度を向上させることができる。 According to the above invention, the calculation means calculates the average value of the emission intensity when no load is input. Based on the difference between the calculated average value and the light emission intensity when a load is input to the stress light emitter, the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter is calculated. Thereby, the precision of the light emission intensity by the calculated load can be improved.
また、本発明に係る応力発光評価装置では、上記算出手段は、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度に基づいて、上記応力発光体に対して入力された荷重の大きさを推定することが好ましい。 In the stress light emission evaluation apparatus according to the present invention, the calculation means estimates the magnitude of the load input to the stress light emitter based on the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter. It is preferable.
上述のように、応力発光体にパルス光を照射すると、応力発光体は、荷重のタイミングに関係なく、その荷重に応じた一定の発光強度を示す。言い換えれば、応力発光体に入力された荷重による発光強度と、荷重の大きさとの間には、比例関係が成立する。このため、上記の発明のように、算出された応力発光体に入力された荷重による発光強度に基づいて、応力発光体に入力された荷重の大きさを推定することが可能である。従って、応力発光体に入力された荷重の定量評価が可能となる。 As described above, when the stress luminescent material is irradiated with pulsed light, the stress luminescent material exhibits a constant light emission intensity corresponding to the load regardless of the timing of the load. In other words, a proportional relationship is established between the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter and the magnitude of the load. For this reason, as in the above invention, it is possible to estimate the magnitude of the load input to the stress light emitter based on the calculated light emission intensity due to the load input to the stress light emitter. Therefore, it is possible to quantitatively evaluate the load input to the stress light emitter.
また、本発明に係る応力発光評価装置では、上記照射手段は、パルス強度、パルス幅、およびパルス周期の少なくとも１つが変更可能であることが好ましい。 In the stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention, it is preferable that at least one of the pulse intensity, the pulse width, and the pulse period of the irradiation unit can be changed.
上記発明によれば、照射手段は、パルス光の照射条件（パルス強度、パルス幅、およびパルス周期（パルス間隔））を任意に変更することができる。従って、応力発光体に入力される荷重の大きさや、応力発光体の特性など、応力発光評価装置の使用状況に応じた最適な解析が可能となる。 According to the above invention, the irradiation means can arbitrarily change the irradiation conditions (pulse intensity, pulse width, and pulse period (pulse interval)) of the pulsed light. Therefore, it is possible to perform an optimal analysis according to the use state of the stress light emission evaluation device, such as the magnitude of the load input to the stress light emitter and the characteristics of the stress light emitter.
また、本発明に係る応力発光評価装置では、上記検知手段は、発光強度分布測定装置であることが好ましく、撮像装置であることがより好ましい。 In the stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention, the detection means is preferably a luminescence intensity distribution measuring apparatus, and more preferably an imaging apparatus.
上記の発明によれば、検知手段が、発光強度分布測定装置または撮像装置であるため、応力発光体の発光強度分布データまたは撮像データ（画像データ）を取得する。これにより、その発光強度分布データまたは撮像データの処理によって、応力発光体の特定の位置の発光強度だけでなく、その位置の周囲も含む広範囲にわたる発光強度の分布状態（発光パターン）などの多くの情報を取得することができる。従って、応力発光評価装置の評価精度を向上させることができる。 According to the above invention, since the detection means is the light emission intensity distribution measuring device or the image pickup device, the light emission intensity distribution data or the image pickup data (image data) of the stress light emitter is acquired. As a result, by processing the emission intensity distribution data or imaging data, not only the emission intensity at a specific position of the stress illuminant, but also a wide range of emission intensity distribution states (emission patterns) including the periphery of the position, etc. Information can be acquired. Therefore, the evaluation accuracy of the stress luminescence evaluation apparatus can be improved.
以上のように、本発明に係る応力発光評価装置は、上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射手段と、上記応力発光体の発光強度を検知する検知手段と、上記検知手段の検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出手段とを備えている。 As described above, the stress light emission evaluation apparatus according to the present invention includes an irradiation unit that intermittently irradiates the stress light emitter with pulsed light, a detection unit that detects the light emission intensity of the stress light emitter, and the detection unit. Calculation means for calculating a light emission intensity by a load input to the stress light emitter based on a detection result.
また、本発明に係る応力発光評価方法は、上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射ステップと、上記応力発光体の発光強度を検知する検知ステップと、上記検知ステップの検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出ステップとを有している。 Further, the stress light emission evaluation method according to the present invention includes an irradiation step of intermittently irradiating the stress light emitter with pulsed light, a detection step of detecting the light emission intensity of the stress light emitter, and a detection result of the detection step. And a calculation step of calculating a light emission intensity due to a load input to the stress light emitter.
それゆえ、ランダムに入力される荷重に対しても、応力発光体の発光強度を確実に評価することのできる応力発光評価装置および応力発光評価方法を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize a stress light emission evaluation apparatus and a stress light emission evaluation method capable of reliably evaluating the light emission intensity of the stress light emitter even with a load that is randomly input.
本発明に係る応力発光評価装置の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ以下に説明する。本実施形態では、本発明に係る応力発光評価装置を用いて、構造体の欠陥を検知する場合について説明する。 One embodiment of a stress luminescence evaluation apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, a case will be described in which a defect of a structure is detected using the stress-emission evaluation apparatus according to the present invention.
〔構造体〕
構造体は、欠陥検知を行う被検知対象である。構造体は、本実施形態の応力発光評価装置を適用するために、構造体の表面に応力発光体を含有する発光膜が形成されている。応力発光評価装置を適用可能な構造体は、欠陥検知を行う対象となるものであれば種々のものに適用することができる。具体的には、建物、高架橋、橋梁、道路、トンネル、線路、ダム、風力発電装置、円柱状の柱、ガス・石油などの貯蔵タンク、パイプライン、船舶、航空機、車両などの大型構造体のほか、人工関節、鉄筋コンクリート部材、各種模型などの小型構造体にも適用可能である。本実施形態の応力発光評価装置が適用される構造体としては、外部からの荷重がランダムに入力される屋外の大型構造体が好適である。
〔Structure〕
The structure is a detection target for detecting a defect. In order to apply the stress luminescence evaluation apparatus of the present embodiment, a light emitting film containing a stress luminescent material is formed on the surface of the structure. The structure to which the stress luminescence evaluation apparatus can be applied can be applied to various structures as long as it is a target for defect detection. Specifically, large structures such as buildings, viaducts, bridges, roads, tunnels, railroads, dams, wind power generators, cylindrical pillars, storage tanks for gas and oil, pipelines, ships, aircraft, vehicles, etc. In addition, it can also be applied to small structures such as artificial joints, reinforced concrete members, and various models. As a structure to which the stress luminescence evaluation apparatus of the present embodiment is applied, an outdoor large structure to which an external load is randomly input is suitable.
〔発光膜〕
構造体の表面に設けられた発光膜は、応力発光体を含有している。応力発光体は、外部からの機械的な刺激（変形エネルギー）によって発光する材料であり、従来公知のものを用いることができる。応力発光体は、外部から加えられた変形エネルギーによって応力発光体自体が発光するという性質を有し、かつ、その変形エネルギーに応じて発光強度を変化させるという性質を有する。
[Light-emitting film]
The light emitting film provided on the surface of the structure contains a stress light emitter. The stress-stimulated luminescent material is a material that emits light by external mechanical stimulation (deformation energy), and a conventionally known material can be used. The stress-stimulated luminescent material has the property that the stress-stimulated luminescent material itself emits light by deformation energy applied from the outside, and has the property of changing the emission intensity in accordance with the deformation energy.
具体的には、応力発光体の一例として、（ｉ）スピネル構造、コランダム構造、または、βアルミナ構造の応力発光体、（ii）ケイ酸塩の応力発光体、（iii）欠陥制御型アルミン酸塩の高輝度応力発光体、（iv）ウルツ鉱型構造と閃亜鉛鉱型構造とが共存する構造を有し、酸化物、硫化物、セレン化物又はテルル化物を主成分として構成される高輝度メカノルミネッセンス材料から生成した応力発光体などを挙げることができる。 Specifically, as an example of a stress luminescent material, (i) a stress luminescent material having a spinel structure, a corundum structure, or a β-alumina structure, (ii) a silicate stress luminescent material, and (iii) a defect-controlled aluminate High intensity stress luminescent material of salt, (iv) High intensity composed mainly of oxides, sulfides, selenides or tellurides with a structure in which a wurtzite structure and a zinc blende structure coexist The stress light-emitting body etc. which were produced | generated from the mechanoluminescence material can be mentioned.
発光膜は、例えば、このような応力発光体を樹脂材料に分散させた塗布液を構造物に塗布し、乾燥させることによって形成することができる。発光膜を形成する方法としては、スプレー法、スクリーン印刷などを用いることができる。スプレー法は、曲面や複雑の表面に非常に平滑な膜を得ることができ、大面積の塗膜を得ることができる。応力発光体を樹脂材料に分散させた塗布液の樹脂材料としてエポキシ系を用いれば、２０Ｍｐａ以上の引っ張り接着強度が得られるため、特に好ましい。 The light-emitting film can be formed, for example, by applying a coating solution in which such a stress-stimulated luminescent material is dispersed in a resin material to the structure and drying it. As a method for forming the light emitting film, a spray method, screen printing, or the like can be used. The spray method can obtain a very smooth film on a curved surface or a complicated surface, and can obtain a coating film with a large area. The use of an epoxy resin as the resin material of the coating liquid in which the stress-stimulated luminescent material is dispersed in the resin material is particularly preferable because a tensile adhesive strength of 20 Mpa or more can be obtained.
〔応力発光評価装置〕
図１は、本実施形態に係る応力発光評価装置１の要部構成を示すブロック図である。図１に示すように、応力発光評価装置１は、パルス光照射部（照射手段）２、検知部（検知手段）３、解析部（算出手段）４、および制御部５を備える。
[Stress emission evaluation system]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a stress luminescence evaluation apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the stress luminescence evaluation apparatus 1 includes a pulsed light irradiation unit (irradiation unit) 2, a detection unit (detection unit) 3, an analysis unit (calculation unit) 4, and a control unit 5.
パルス光照射部２は、発光膜に含有される応力発光体を発光状態に遷移させるためのパルス光を照射する光源である。パルス光照射部２は、応力発光体に断続的にパルス光を照射する（照射ステップ）。パルス光照射部２には、例えば、ＬＥＤ光源などを用いることができる。しかし、応力発光体を発光状態に遷移させる光（照射光）を出射する光源であれば、ＬＥＤ光源に限定されるものではない。また、ＬＥＤ光源として、青色ＬＥＤを利用することで、十分な応力発光強度を増強できる上に、制御部５によってパルス光照射部２を簡便に制御することができる。従って、パルス光照射部２（光源）および制御部５（制御回路）の省エネルギー化が可能となる。パルス光照射部２の詳細は、後述する。 The pulsed light irradiation unit 2 is a light source that emits pulsed light for transitioning the stress-stimulated luminescent material contained in the light emitting film to a light emitting state. The pulsed light irradiation unit 2 irradiates the stress light emitter intermittently with pulsed light (irradiation step). For the pulsed light irradiation unit 2, for example, an LED light source can be used. However, the light source is not limited to the LED light source as long as the light source emits light (irradiation light) that causes the stress-stimulated luminescent material to transition to the light emitting state. In addition, by using a blue LED as the LED light source, it is possible to enhance the intensity of the stress-stimulated light emission, and the control unit 5 can easily control the pulsed light irradiation unit 2. Therefore, energy saving of the pulsed light irradiation unit 2 (light source) and the control unit 5 (control circuit) can be achieved. Details of the pulsed light irradiation unit 2 will be described later.
検知部３は、応力発光体の発光強度、発光パターン（発光強度分布）などを検知するためのセンサである。検知部３としては、例えば、フォトンカウンターを用いることができる。この場合、検知部３は、応力発光体から発せられるフォトン数をカウントすることにより、発光強度を検知する（検知ステップ）。また、検知部３としては、応力発光体から発せられた光信号を電気信号に変換することにより、発光強度を検知する撮像装置または発光強度の分布状態を測定する発光強度分布測定装置であってもよい。撮像装置としては、例えば、フォトダイオードまたはＣＣＤカメラなどを用いることができる。検知部３として、高性能ＣＣＤカメラ素子などの撮像装置、または、発光強度分布測定装置を利用すれば、応力発光体の発光強度分布データまたは撮像データ（画像データ）を取得することができる。これにより、その発光強度分布データまたは撮像データの処理によって、応力発光体の特定の位置の発光強度だけでなく、その位置の周囲も含む広範囲にわたる発光強度の分布状態（発光パターン）などの多くの情報を取得することができる。すなわち、１点の発光強度だけでなく、面の発光強度分布を取得することができる。従って、応力発光評価装置１の評価精度を向上させることができる。 The detection unit 3 is a sensor for detecting the light emission intensity, the light emission pattern (light emission intensity distribution), and the like of the stress light emitter. As the detection unit 3, for example, a photon counter can be used. In this case, the detection unit 3 detects the light emission intensity by counting the number of photons emitted from the stress light emitter (detection step). The detection unit 3 is an imaging device that detects light emission intensity by converting an optical signal emitted from a stress illuminant into an electric signal, or a light emission intensity distribution measurement device that measures a distribution state of light emission intensity. Also good. As the imaging device, for example, a photodiode or a CCD camera can be used. If an imaging device such as a high-performance CCD camera element or a light emission intensity distribution measuring device is used as the detection unit 3, light emission intensity distribution data or image data (image data) of a stress light emitter can be acquired. As a result, by processing the emission intensity distribution data or imaging data, not only the emission intensity at a specific position of the stress illuminant, but also a wide range of emission intensity distribution states (emission patterns) including the periphery of the position, etc. Information can be acquired. That is, not only the emission intensity at one point but also the emission intensity distribution of the surface can be acquired. Therefore, the evaluation accuracy of the stress luminescence evaluation apparatus 1 can be improved.
なお、検知部３として撮像装置（特にＣＣＤカメラ）を用いた場合、撮像画像の輝度は広範囲にわたって発光強度に比例する。したがって、撮像データから応力およびひずみの逆算を広範囲にかつ高精度に行うことができるという利点がある。 When an imaging device (particularly a CCD camera) is used as the detection unit 3, the brightness of the captured image is proportional to the emission intensity over a wide range. Therefore, there is an advantage that the back calculation of stress and strain can be performed over a wide range and with high accuracy from the imaging data.
解析部４は、検知部３が検知した発光強度などの検知結果に基づいて、応力発光体に入力された荷重による発光強度などを算出する（算出ステップ）。また、解析部４は、その算出結果に基づいて、構造体の欠陥を検知したり、欠陥の開口量（歪みの大きさ）を推定したりすることもできる。 The analysis unit 4 calculates the light emission intensity by the load input to the stress light emitter based on the detection result such as the light emission intensity detected by the detection unit 3 (calculation step). Moreover, the analysis part 4 can also detect the defect of a structure based on the calculation result, and can estimate the opening amount (distortion magnitude | size) of a defect.
制御部５は、応力発光評価装置１の各部を制御する。制御部５は、応力発光体の周辺環境を示す環境情報に応じて上記各部を制御する。ここで、環境情報には、構造体の材質の種類、材質の形状、および大きさなどに関するパラメータである材質情報のほか、応力発光体の特性、応力発光体の周囲の明るさなどの各種情報が含まれる。なお、環境情報は、ユーザーが入力部（図示省略）を介して予め入力した情報を利用すればよい。
〔応力発光評価方法（構造体の欠陥検知方法）〕
次に、応力発光評価装置１を用いた応力発光評価方法（構造体の欠陥検知方法）について具体的に説明する。応力発光評価装置１は、高感度・高精度の解析を実現するために、応力発光体（発光膜）にパルス光を照射することを最大の特徴としている。
The control unit 5 controls each unit of the stress light emission evaluation device 1. The control unit 5 controls each of the above parts according to environmental information indicating the surrounding environment of the stress-stimulated luminescent material. Here, in addition to material information, which is a parameter related to the type of material of the structure, the shape of the material, and the size, the environment information includes various information such as the characteristics of the stress illuminant and the brightness around the stress illuminant. Is included. The environment information may be information previously input by the user via an input unit (not shown).
[Stress luminescence evaluation method (defect detection method of structure)]
Next, a stress light emission evaluation method (a structure defect detection method) using the stress light emission evaluation apparatus 1 will be specifically described. The stress luminescence evaluation apparatus 1 is characterized by irradiating a stress illuminant (light emitting film) with pulsed light in order to realize high sensitivity and high accuracy analysis.
まず、パルス光照射部２が、図示しない構造体に形成された発光膜に対して断続的にパルス光を照射する。これにより、発光膜中の応力発光体が高強度に発光できる状態に保つことが可能になる。 First, the pulsed light irradiation unit 2 intermittently irradiates the light emitting film formed on the structure (not shown) with pulsed light. Thereby, it becomes possible to keep the stress light emitter in the light emitting film in a state capable of emitting light with high intensity.
図２は、応力発光評価装置１におけるパルス光照射部２の照射条件を説明するための図である。図２に示されるように、パルス光照射部２は、一定のパルス幅（一定の照射時間）かつ一定のパルス強度（ピーク出力）のパルスを、一定のパルス周期（パルス間隔）で照射する。図２では、一例として、パルス幅２０ミリ秒（２０ｍｓｅｃ），パルス間隔が２秒のパルスを、応力発光体（発光膜）に照射する図を示している。 FIG. 2 is a diagram for explaining the irradiation conditions of the pulsed light irradiation unit 2 in the stress luminescence evaluation apparatus 1. As shown in FIG. 2, the pulsed light irradiation unit 2 irradiates a pulse having a constant pulse width (a constant irradiation time) and a constant pulse intensity (peak output) at a constant pulse period (pulse interval). FIG. 2 shows, as an example, a diagram in which a stress light emitter (light emitting film) is irradiated with a pulse having a pulse width of 20 milliseconds (20 msec) and a pulse interval of 2 seconds.
パルス光照射部２の光の照射条件は、特に限定されるものではなく、構造体（発光膜）に入力される荷重の大きさ、検出する変形エネルギーの大きさ、応力発光体の種類等を考慮して、任意に設定することができる。具体的には、パルス光照射部２は、応力発光評価装置１の使用状況や、応力発光体の特性に応じて、パルス強度、パルス幅、およびパルス周期の少なくとも１つを変更して、最適な条件のパルス光を設定することができる。 The light irradiation conditions of the pulsed light irradiation unit 2 are not particularly limited, and the magnitude of the load input to the structure (light emitting film), the magnitude of the deformation energy to be detected, the type of the stress light emitting body, etc. It can be set arbitrarily in consideration. Specifically, the pulsed light irradiation unit 2 changes the at least one of the pulse intensity, the pulse width, and the pulse period according to the usage state of the stress light emission evaluation device 1 and the characteristics of the stress light emitter, and is optimal. It is possible to set pulsed light under various conditions.
例えば、応力発光体へのパルス光の照射期間、すなわち、パルス光照射部２が応力発光体にパルス光を照射する期間は、照射光の影響で荷重（ひずみ）による応力発光体の発光強度を正確に測定できない。つまり、応力発光体へのパルス光の照射期間中、検知部３によって応力発光体の発光強度を正確に測定できない。このため、パルス幅（照射パルスの幅）については、パルス幅を短く設定するほど応力発光体への照射時間が短くなり、発光強度を正確に測定できない時間が短くなる。すなわち、発光強度の測定が不確実になる時間が短くなる。従って、応力発光強度を測定できる期間（測定期間）を長くすることができる。また、照射終了後から次の照射までのパルス周期（パルス間隔）を長く設定した場合も、応力発光強度を測定できる期間（測定期間）を長くすることができる。一方、パルス幅が短すぎると、応力発光体が十分に発光せず、十分な発光強度が得られない場合がある。このため、パルス幅は、ミリ秒単位（１ミリ秒以上、１０００ミリ秒（１秒）未満）に設定することが好ましい。 For example, during the pulse light irradiation period to the stress illuminant, that is, the period during which the pulse light irradiation unit 2 irradiates the stress illuminant with the pulse light, the light emission intensity of the stress illuminant due to the load (strain) is affected by the irradiation light. It cannot be measured accurately. That is, the light emission intensity of the stress light emitter cannot be accurately measured by the detection unit 3 during the irradiation period of the pulse light to the stress light emitter. For this reason, with regard to the pulse width (the width of the irradiation pulse), the shorter the pulse width is set, the shorter the irradiation time to the stress illuminant and the shorter the time during which the emission intensity cannot be measured accurately. That is, the time during which the emission intensity measurement is uncertain is shortened. Therefore, the period during which the stress luminescence intensity can be measured (measurement period) can be lengthened. Also, when the pulse period (pulse interval) from the end of irradiation to the next irradiation is set to be long, the period during which the stress luminescence intensity can be measured (measurement period) can be extended. On the other hand, if the pulse width is too short, the stress-stimulated illuminant does not emit light sufficiently, and sufficient emission intensity may not be obtained. For this reason, it is preferable to set the pulse width in units of milliseconds (1 millisecond or more and less than 1000 milliseconds (1 second)).
パルス強度については、弱すぎると応力発光体が十分に発光せず、十分な発光強度が得られない。一方、パルス強度が強すぎると、応力発光体の残光が強くなるため、残光と荷重による応力発光との識別が難しくなる。従って、応力発光体の発光状態および残光の状態を考慮して、応力発光を検出できるようにパルス強度を設定すればよい。 If the pulse intensity is too weak, the stress-stimulated illuminant does not emit light sufficiently, and sufficient emission intensity cannot be obtained. On the other hand, if the pulse intensity is too strong, the afterglow of the stress-stimulated illuminant becomes strong, making it difficult to distinguish between afterglow and stressed luminescence due to load. Therefore, the pulse intensity may be set so that the stress luminescence can be detected in consideration of the light emission state and afterglow state of the stress luminescent material.
一方、パルス周期（パルス間隔）を短く設定すれば、測定期間中、応力発光体には最大１回の荷重しかかからない。このため、荷重による発光を高感度（高強度）に確実に捉えることができる。このため、橋梁などの様な荷重間隔が短い屋外の大型構造体の欠陥を検知する場合、パルス間隔は数秒程度に短くすることが好ましい。これにより、発光強度に基づいて、十分に定量評価が可能となる。このように、定量評価を行う場合には、１回の励起に対して、１回の荷重がかかるように、パルス間隔を設定することが好ましい。また、パルス周期については、周期的に荷重をかける場合には荷重の周期と同程度であることが好ましい。パルス周期が長すぎると、パルス間に多数の荷重が加えられ、パルス光の照射による応力発光の増強効果が低下する。一方、パルス周期が短すぎると、エネルギーの浪費になる。 On the other hand, if the pulse period (pulse interval) is set short, the stress-stimulated luminescent material will only be loaded once at the maximum during the measurement period. For this reason, light emission due to a load can be reliably captured with high sensitivity (high intensity). For this reason, when detecting a defect of a large outdoor structure having a short load interval such as a bridge, the pulse interval is preferably shortened to about several seconds. Thereby, sufficient quantitative evaluation becomes possible based on the emission intensity. Thus, when performing quantitative evaluation, it is preferable to set the pulse interval so that one load is applied to one excitation. The pulse period is preferably about the same as the load period when a load is applied periodically. If the pulse period is too long, a large number of loads are applied between the pulses, and the effect of enhancing stress luminescence due to irradiation with pulsed light is reduced. On the other hand, if the pulse period is too short, energy is wasted.
以上を踏まえると、荷重周期が１Ｈｚである場合のパルス光照射部２の照射条件は、１〜２００ミリ秒であることが好ましく、２０ミリ秒であることがより好ましい。また、パルス周期が０．１秒〜８秒であることが好ましく、０．５〜５秒であることがより好ましい。これにより、パルス光の照射後、次の照射までの期間のうち、９０％以上の期間（パルス幅を除く期間）を、発光強度を的確に測定することができると共に、高強度な応力発光を計測することができる。また、後述の実施例では、パルス幅を２０ミリ秒、パルス周期を１秒〜２秒とすることにより、荷重のタイミングに関係なく、応力発光体の発光強度を一定にすることができる。 Based on the above, the irradiation condition of the pulsed light irradiation unit 2 when the load period is 1 Hz is preferably 1 to 200 milliseconds, and more preferably 20 milliseconds. Moreover, it is preferable that a pulse period is 0.1 second-8 second, and it is more preferable that it is 0.5-5 second. As a result, it is possible to accurately measure the emission intensity in a period (period excluding the pulse width) of 90% or more of the period from the irradiation of the pulsed light to the next irradiation, and the high intensity stress emission. It can be measured. In the examples described later, the light emission intensity of the stress illuminant can be made constant regardless of the load timing by setting the pulse width to 20 milliseconds and the pulse period to 1 second to 2 seconds.
次に、検知部３は、励起された応力発光体の発光強度を検知する。検出部３で検知された発光強度は、解析部４に出力される。 Next, the detection unit 3 detects the light emission intensity of the excited stress light emitter. The emission intensity detected by the detection unit 3 is output to the analysis unit 4.
図３は、後述する実施例４の実証実験において、応力発光評価装置１の検知部４が検知した応力発光体の発光強度を示すグラフであり、（ａ）は荷重の入力がない場合の発光強度の波形を示し、（ｂ）は荷重の入力があった場合の発光強度の波形を示している。構造体に荷重の入力が無い場合、応力発光体（発光膜）にも荷重が入力されない。一方、応力発光体は、残光性を持っている。このため、図３の（ａ）に示すように、構造体に荷重の入力が無い場合、照射期間中はパルス光照射による発光のみが検知され、照射終了後から次の照射開始までの期間には、残光による発光のみが検知される。このため、発光強度の波形は、パルス間隔の周期（図では２秒周期）で同じ波形が繰り返される。 FIG. 3 is a graph showing the light emission intensity of the stress light emitter detected by the detection unit 4 of the stress light emission evaluation apparatus 1 in the demonstration experiment of Example 4 described later, and (a) shows the light emission when no load is input. An intensity waveform is shown, and (b) shows an emission intensity waveform when a load is input. When no load is input to the structure, no load is input to the stress light emitter (light emitting film). On the other hand, the stress luminescent material has afterglow. For this reason, as shown in FIG. 3 (a), when no load is input to the structure, only light emission by pulse light irradiation is detected during the irradiation period, and during the period from the end of irradiation to the start of the next irradiation. Only light emission due to afterglow is detected. For this reason, the waveform of the light emission intensity is repeated in the cycle of the pulse interval (2 second cycle in the figure).
これに対して、構造体に荷重が入力された場合、図３の（ｂ）に示すように、照射終了後から次の照射開始までの期間中に、荷重が入力されると、荷重入力時の発光強度が上昇した波形が検知される。これは、荷重の入力によって構造体の欠陥周辺が歪み、その変形（歪み）エネルギーを受け取って応力発光体が発光するためである。このように、図３（ｂ）では、照射終了後から次の照射開始までの期間には、残光による発光に加えて、その荷重に応じた応力発光が検知される。 On the other hand, when a load is input to the structure, as shown in FIG. 3B, when a load is input during the period from the end of irradiation to the start of the next irradiation, A waveform with an increased emission intensity is detected. This is because the periphery of the defect of the structure is distorted by the input of the load, and the stress light emitter emits light upon receiving the deformation (strain) energy. As described above, in FIG. 3B, in addition to light emission due to afterglow, stress light emission corresponding to the load is detected during the period from the end of irradiation to the start of the next irradiation.
次に、解析部５は、検知部４から出力された発光強度に基づいて、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する。応力発光体にパルス光を照射すると、照射終了後から次のパルス光の照射までの期間中、どのタイミングで荷重がかかったとしても、その荷重に応じた一定の発光を示すという注目すべき結果が得られる（後述する図８参照）。従って、検知部３によって検知された、応力発光体に荷重が入力されたときの発光強度と、荷重が入力されていないときの発光強度との差分をとれば、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出することが可能となる。すなわち、図３（ｂ）の発光強度から、図３（ａ）の発光強度を差し引けば、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出することが可能となる。 Next, the analysis unit 5 calculates the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter based on the light emission intensity output from the detection unit 4. A remarkable result is that when a stressed illuminant is irradiated with pulsed light, a constant light emission corresponding to the load is exhibited at any timing during the period from the end of irradiation until the next pulsed light irradiation. Is obtained (see FIG. 8 described later). Therefore, if the difference between the light emission intensity detected by the detection unit 3 when the load is input to the stress light emitter and the light emission intensity when no load is input is obtained, the load input to the stress light emitter It is possible to calculate the light emission intensity by. That is, by subtracting the light emission intensity of FIG. 3A from the light emission intensity of FIG. 3B, it is possible to calculate the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter.
なお、解析部５において、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する際には、荷重が入力されてないときの発光強度として、その発光強度の平均値を用いることが好ましい。例えば、図３（ａ）における１０周期分の発光強度の平均値を用いることが好ましい。この場合、解析部５は、まず、荷重が入力されていないときの発光強度の平均値を算出する。そして、算出した平均値と、図３（ｂ）に示す応力発光体に荷重が入力されたときの発光強度との差分に基づいて、応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する。これにより、荷重による発光強度の算出精度を向上させることができる。 In addition, when the light emission intensity by the load input to the stress light emitter is calculated in the analysis unit 5, it is preferable to use the average value of the light emission intensity as the light emission intensity when no load is input. For example, it is preferable to use the average value of the emission intensity for 10 cycles in FIG. In this case, the analysis unit 5 first calculates the average value of the emission intensity when no load is input. Then, based on the difference between the calculated average value and the light emission intensity when the load is input to the stress light emitter shown in FIG. 3B, the light emission intensity by the load input to the stress light emitter is calculated. Thereby, the calculation precision of the light emission intensity by a load can be improved.
また、解析部５は、後述する実施例のように、応力発光体に入力された荷重による発光強度の最大値（ピーク値）を特定し、そのピーク値に基づいて構造体の欠陥を判定してもよい。すなわち、上述したように、荷重による構造体の欠陥周辺の歪みよって応力発光が生じ、変形（歪み）エネルギーに比例して、発光強度は大きくなる。このため、構造体に最も大きな歪みが生じたときに、検知される発光強度も最大値（ピーク値）を示す。従って、このピーク値と、所定閾値とを比較して、ピーク値が所定閾値以上の場合、解析部５は、構造体に欠陥が生じていると判定することが可能となる。 Moreover, the analysis part 5 specifies the maximum value (peak value) of the light emission intensity by the load input into the stress light-emitting body, and determines the defect of the structure based on the peak value, as in the examples described later. May be. That is, as described above, stress luminescence occurs due to distortion around the defect of the structure due to the load, and the luminescence intensity increases in proportion to the deformation (strain) energy. For this reason, when the largest distortion occurs in the structure, the detected emission intensity also shows the maximum value (peak value). Therefore, the peak value is compared with the predetermined threshold value, and when the peak value is equal to or larger than the predetermined threshold value, the analysis unit 5 can determine that the structure has a defect.
なお、所定閾値には、ユーザーが入力部（図示省略）を介して予め設定した情報を利用することができ、適宜変更可能である。閾値を高く設定した場合、構造体に生じた大きな欠陥のみを検知することができる。一方、閾値を低く設定した場合、構造体に生じた細かな欠陥を検知することができる。 Note that information preset by the user via an input unit (not shown) can be used as the predetermined threshold, and can be changed as appropriate. When the threshold is set high, only large defects generated in the structure can be detected. On the other hand, when the threshold value is set low, fine defects generated in the structure can be detected.
一方、解析部５は、発光強度のピーク値から、構造体に生じた欠陥の開口変位量を推定することもできる。具体的には、上述のように、応力発光体にパルス光を照射すると、応力発光体は、荷重のタイミングに関係なく、その荷重に応じた一定の発光強度を示す。言い換えれば、応力発光体に入力された荷重による発光強度と、荷重の大きさとの間には、比例関係が成立する。このため、算出された発光強度のピーク値に基づいて、応力発光体に入力された荷重の大きさを推定することが可能である。従って、応力発光体に入力された荷重の定量評価が可能となる。 On the other hand, the analysis unit 5 can also estimate the opening displacement amount of the defect generated in the structure from the peak value of the emission intensity. Specifically, as described above, when a stress light emitter is irradiated with pulsed light, the stress light emitter exhibits a constant light emission intensity according to the load regardless of the timing of the load. In other words, a proportional relationship is established between the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter and the magnitude of the load. For this reason, it is possible to estimate the magnitude of the load input to the stress light emitter based on the calculated peak value of the light emission intensity. Therefore, it is possible to quantitatively evaluate the load input to the stress light emitter.
以上のように、本実施形態に係る応力発光評価装置１によれば、パルス光照射部２が応力発光体に対して断続的にパルス光を照射するため、応力発光体の発光状態が維持される。このようにパルス光の照射により応力発光体を励起させると、励起終了後から次のパルス光の照射までの期間中、どのタイミングで荷重がかかったとしても、その荷重に応じた一定の発光を示す。これにより、荷重のタイミングに関係なく、応力発光体にかかった荷重を確実に捉えることができる。従って、ランダムに入力される荷重に対しても、応力発光体の発光強度を確実に評価することのできる応力発光評価装置および応力発光評価方法を実現することができる。 As described above, according to the stress luminescence evaluation apparatus 1 according to the present embodiment, the pulsed light irradiation unit 2 intermittently irradiates the stressed luminescent material with pulsed light, so that the light emission state of the stressed luminescent material is maintained. The In this way, when the stress illuminant is excited by irradiation with pulsed light, a certain amount of light emission corresponding to the load is emitted regardless of the timing during the period from the end of excitation to the next pulsed light irradiation. Show. Thereby, the load applied to the stress light-emitting body can be reliably captured regardless of the timing of the load. Therefore, it is possible to realize a stress light emission evaluation apparatus and a stress light emission evaluation method capable of reliably evaluating the light emission intensity of a stress light emitter even with a randomly input load.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
以下、実施例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although it demonstrates more concretely based on an Example, this invention is not limited to this.
本実施例では、構造体と見立てたステンレス試験片の表面に、応力発光体を含有する発光膜をスプレー法により形成し、塗膜型センサを構成した。そして、図１の応力発光評価装置１を用いて、発光膜に対するパルス光の照射時間（荷重入力までの待機時間）と発光強度との関係を評価した。応力発光評価装置１は、パルス光照射部２としてＬＥＤ光源を、検知部３として高性能ＣＣＤカメラ素子を用いた。パルス光照射部２の照射条件は、パルス幅が２０ミリ秒、パルス強度が１Ｗ、パルス間隔（パルス周期）が１秒となるように制御部４によって制御した。このような条件のパルス光を発光膜に５秒〜３０秒間照射し、照射終了後、発光膜を形成したステンレス試験片に、疲労試験機（ＭＴＳ社製）を用いて、１２ｋＮの荷重をかけた。図１の応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。 In this example, a light-emitting film containing a stress-stimulated luminescent material was formed on the surface of a stainless steel test piece regarded as a structure by a spray method to constitute a coating film type sensor. Then, using the stress light emission evaluation apparatus 1 in FIG. 1, the relationship between the irradiation time of the pulsed light on the light emitting film (waiting time until load input) and the light emission intensity was evaluated. In the stress light emission evaluation device 1, an LED light source is used as the pulsed light irradiation unit 2, and a high-performance CCD camera element is used as the detection unit 3. The irradiation condition of the pulsed light irradiation unit 2 was controlled by the control unit 4 so that the pulse width was 20 milliseconds, the pulse intensity was 1 W, and the pulse interval (pulse period) was 1 second. The light emitting film is irradiated with pulsed light under such conditions for 5 to 30 seconds. After the irradiation, a stainless test piece on which the light emitting film is formed is subjected to a load of 12 kN using a fatigue tester (manufactured by MTS). It was. The luminescence intensity was measured and evaluated using the stress luminescence evaluation apparatus 1 of FIG.
図４の（ａ）〜（ｄ）は、実施例１における発光膜に対するパルス光の照射時間と発光膜（応力発光体）の発光強度との関係を示すグラフであり、（ａ）は照射時間が５秒間、（ｂ）は照射時間が１０秒間、（ｃ）は照射時間が２０秒間、（ｄ）は照射時間が３０秒間である場合の発光強度を示している。図４の（ａ）〜（ｄ）において、丸枠のピークは、応力発光（荷重入力による発光強度）を示し、図中のＭＬの値は荷重入力時の発光輝度，ＢＧの値は荷重非入力時の発光輝度を示している。 4A to 4D are graphs showing the relationship between the irradiation time of the pulsed light on the light emitting film and the light emission intensity of the light emitting film (stress light emitter) in Example 1, and FIG. 4A is the irradiation time. Shows the emission intensity when the irradiation time is 10 seconds, (c) is the irradiation time for 20 seconds, and (d) is the irradiation time for 30 seconds. In (a) to (d) of FIG. 4, the peak of the round frame indicates stress emission (emission intensity by load input), the ML value in the figure is the emission luminance at the time of load input, and the BG value is the load non-load. The light emission luminance at the time of input is shown.
図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、照射時間を５秒としたときの発光輝度は３ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ａ））、１０秒としたときの発光輝度は５．３ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｂ））、２０秒としたときの発光輝度は７．３ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｃ））、３０秒としたときの発光輝度は８．５ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｄ））となった。また、ＭＬの値からＢＧの値を差し引いた発光輝度は、それぞれ、１．１ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ａ））、２．６ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｂ））、４．１ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｃ））、４．４ｍｃｄ／ｍ２（図４の（ｄ））となった。 As shown in FIGS. 4A to 4D, the emission luminance when the irradiation time is 5 seconds is 3 mcd / m 2 (FIG. 4A), and the emission luminance is 10 seconds. .3 mcd / m 2 ((b) in FIG. 4), the emission luminance when set to 20 seconds is 7.3 mcd / m 2 ((c) in FIG. 4), and the emission luminance when set to 30 seconds is 8.5 mcd. / M 2 ((d) of FIG. 4). Further, the emission luminance obtained by subtracting the BG value from the ML value is 1.1 mcd / m 2 ((a) in FIG. 4), 2.6 mcd / m 2 ((b) in FIG. 4), and 4. 1 mcd / m 2 ((c) of FIG. 4) and 4.4 mcd / m 2 ((d) of FIG. 4).
一方、図５は、実施例１における応力発光に伴う発光強度と照射時間との関係を示す別のグラフである。 On the other hand, FIG. 5 is another graph showing the relationship between the emission intensity associated with the stress emission in Example 1 and the irradiation time.
図４および図５に示すように、荷重入力までのパルス光の照射時間が５秒〜１５ないし２０秒までは、荷重の大きさが同一でも、応力発光に伴う発光強度が急激に上昇している。一方、照射時間が１５ないし２０秒以上になると、応力発光に伴う発光強度が、ほぼ一定になっている。従って、実施例１の条件では、照射時間を１５ないし２０秒以上に設定すれば、すなわち、荷重と荷重との間隔を１５ないし２０秒以上に設定すれば、応力発光の発光強度の定量的な測定が可能となると共に、定量的な荷重の大きさの逆解析も可能であることが確認された。 As shown in FIG. 4 and FIG. 5, when the irradiation time of the pulsed light until the load is input is 5 seconds to 15 to 20 seconds, the light emission intensity accompanying the stress light emission increases sharply even if the magnitude of the load is the same. Yes. On the other hand, when the irradiation time is 15 to 20 seconds or more, the light emission intensity associated with the stress light emission is almost constant. Therefore, under the conditions of Example 1, if the irradiation time is set to 15 to 20 seconds or more, that is, the interval between the loads is set to 15 to 20 seconds or more, the luminescence intensity of stress luminescence is quantitatively determined. It was confirmed that the measurement can be performed and the quantitative analysis of the magnitude of the load is possible.
本実施例では、実施例１と同様にステンレス試験片の表面に、応力発光体を含有する発光膜を形成した。パルス光の照射条件は、パルス幅を２０ミリ秒、パルス強度を０．１Ｗ、パルス間隔を１秒に設定した。そして、疲労試験機を用いて２０秒間隔で５回、１２ｋＮの荷重をかけ、実施例１と同様に、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。 In this example, a light-emitting film containing a stress-stimulated luminescent material was formed on the surface of a stainless steel test piece as in Example 1. The irradiation conditions of the pulsed light were set such that the pulse width was 20 milliseconds, the pulse intensity was 0.1 W, and the pulse interval was 1 second. Then, a load of 12 kN was applied 5 times at intervals of 20 seconds using a fatigue tester, and the luminescence intensity was measured and evaluated using the stress luminescence evaluation apparatus 1 in the same manner as in Example 1.
図６は、実施例２において、撮影開始１０秒後から１５秒の間に測定された発光強度を示すグラフである。図６に示すように、１２．５秒〜１３秒までの間に、荷重入力に伴う応力発光が検出され、応力発光に伴う発光強度の上昇が確認された。 FIG. 6 is a graph showing the light emission intensity measured in 15 seconds from 10 seconds after the start of imaging in Example 2. As shown in FIG. 6, stress emission associated with load input was detected between 12.5 seconds and 13 seconds, and an increase in emission intensity associated with stress emission was confirmed.
一方、図７の（ａ）〜（ｅ）は、実施例２において、荷重入力時に撮影された発光膜の画像を示す図である。図７の（ａ）〜（ｅ）に示すように、５回すべての荷重入力時に、ステンレス試験片のき裂部分が発光しており、かつ、荷重入力に伴う発光強度もほぼ同程度であることが確認された。 On the other hand, (a)-(e) of FIG. 7 is a figure which shows the image of the light emitting film image | photographed at the time of load input in Example 2. FIG. As shown in FIGS. 7A to 7E, at all five load inputs, the crack portion of the stainless steel test piece emits light, and the emission intensity associated with the load input is approximately the same. It was confirmed.
本実施例では、実施例１のステンレス試験片の代わりにアルミニウム試験片を構造体と見立て、その表面に実証試験用の発光シートを形成した。パルス光の照射条件は、パルス幅を２０ミリ秒、パルス強度を０．１Ｗ、パルス間隔を２秒に設定した。そして、パルス間隔である２秒の測定時間内に、疲労試験機を用いて種々のタイミングで１２ｋＮの荷重をかけ、実施例１と同様に、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。なお、１つのパルス間隔内には、１回のみ荷重が入力されるように設定した。 In this example, an aluminum test piece was regarded as a structure instead of the stainless steel test piece of Example 1, and a light-emitting sheet for demonstration test was formed on the surface thereof. The irradiation conditions of the pulsed light were set such that the pulse width was 20 milliseconds, the pulse intensity was 0.1 W, and the pulse interval was 2 seconds. Then, within the measurement time of 2 seconds, which is the pulse interval, a load of 12 kN was applied at various timings using a fatigue tester, and the luminescence intensity was measured using the stress luminescence evaluation apparatus 1 as in Example 1. ,evaluated. In addition, it set so that a load may be input only once within one pulse interval.
図８の（ａ）は実施例３の測定時間内での発光強度の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の各グラフの発光強度の最大値を示すグラフである。図８の（ａ）に示すように、荷重が入力されるタイミングによらず、発光強度のピーク値は、顕著な違いはなく、ほぼ一定の発光強度を示した。従って、測定時間内にいつ荷重がかかっても、応力発光の発光強度の定量的な測定が可能となると共に、定量的な荷重の大きさの逆解析も可能であることが確認された。 (A) of FIG. 8 is a graph which shows the time change of the emitted light intensity within the measurement time of Example 3, (b) is a graph which shows the maximum value of the emitted light intensity of each graph of (a). As shown in FIG. 8 (a), the peak value of the emission intensity did not differ significantly regardless of the input timing of the load, and showed a substantially constant emission intensity. Therefore, it was confirmed that the light emission intensity of the stress luminescence can be quantitatively measured and the quantitative analysis of the magnitude of the load can be performed at any time during the measurement time.
本実施例では、き裂開口量を推定するための予備実験と、実際の橋梁に生じたき裂開口量（開口変位量）を推定した実証実験とを行った。 In this example, a preliminary experiment for estimating the crack opening amount and a demonstration experiment for estimating the crack opening amount (opening displacement amount) generated in an actual bridge were performed.
（１）予備実験
予備実験では、実施例１のアルミニウム試験片を構造体と見立て、その表面に実証試験用の発光シートを形成した。パルス光の照射条件は、パルス幅を２０ミリ秒、パルス強度を１０Ｗ、パルス間隔を２秒に設定した。そして、パルス間隔である２秒の測定時間内に、疲労試験機を用いて１２ｋＮの荷重をかけ、実施例１と同様に、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定した。
(1) Preliminary experiment In the preliminary experiment, the aluminum test piece of Example 1 was regarded as a structure, and a light-emitting sheet for a demonstration test was formed on the surface thereof. The pulse light irradiation conditions were set such that the pulse width was 20 milliseconds, the pulse intensity was 10 W, and the pulse interval was 2 seconds. Then, within a measurement time of 2 seconds, which is a pulse interval, a load of 12 kN was applied using a fatigue tester, and the luminescence intensity was measured using the stress luminescence evaluation apparatus 1 in the same manner as in Example 1.
図９の（ａ）は実施例４の予備実験において、撮影開始１００秒後から１５０秒の間に測定された発光輝度を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）において応力発光が検出された測定時間の発光輝度（ＭＬ）と検出されなかった測定時間の発光輝度（ＢＧ）との時間変化を示すグラフである。なお、図９の（ｂ）のＢＧのグラフは、荷重入力がない状態での発光輝度（残光曲線）の１０周期分の平均値を示している。図９に示すように、撮影開始１２６秒から１２８秒までの期間に、荷重入力に伴う応力発光が検出されている。つまり、図９の（ｂ）の横軸の０（秒）は図９の（ａ）の１２６秒に対応し、図９の（ｂ）の横軸の２．０（秒）は図９の（ａ）の１２８秒に対応することになる。 FIG. 9A is a graph showing the light emission luminance measured from 100 seconds after the start of imaging in 150 seconds in the preliminary experiment of Example 4, and FIG. 9B shows stress light emission detected in FIG. It is a graph which shows the time change of the luminescence brightness | luminance (ML) of the measured time, and the luminescence brightness | luminance (BG) of the measurement time which was not detected. In addition, the BG graph of FIG. 9B shows an average value for 10 cycles of light emission luminance (afterglow curve) in a state where there is no load input. As shown in FIG. 9, light emission due to load input is detected during a period from 126 seconds to 128 seconds from the start of imaging. That is, 0 (second) on the horizontal axis in FIG. 9B corresponds to 126 seconds in FIG. 9A, and 2.0 (second) on the horizontal axis in FIG. 9B corresponds to FIG. This corresponds to 128 seconds of (a).
図１０は、図９の（ｂ）に示されるＭＬのグラフとＢＧのグラフの差分を示すグラフである。すなわち、図１０は、発光シートへの荷重入力に伴う応力発光の輝度のみを示すグラフ（残光の輝度を除いたグラフ）である。 FIG. 10 is a graph showing the difference between the ML graph and the BG graph shown in FIG. That is, FIG. 10 is a graph showing only the intensity of stress emission due to load input to the light emitting sheet (a graph excluding the afterglow brightness).
図１１の（ａ）は、図１０のグラフの横軸を歪みに変換したグラフであり、（ｂ）は、（ａ）のグラフの横軸を歪みの大きさ（開口変位量）に変換したグラフである。つまり、図１１の（ａ）のグラフは、応力発光と歪みとの関係を示す校正曲線であり、図１１の（ｂ）のグラフは、応力発光と開口変位量との関係を示す校正曲線である。これらの校正曲線を用いることにより、発光強度から歪みまたは開口変位量を推定することが可能となる。なお、本実施例で用いた高性能ＣＣＤカメラ素子の空間分解能は、０．６ｍｍ／ｐｉｘｅｌである。 11A is a graph obtained by converting the horizontal axis of the graph of FIG. 10 into distortion, and FIG. 11B is a graph obtained by converting the horizontal axis of the graph of FIG. 10A into distortion magnitude (aperture displacement amount). It is a graph. That is, the graph of FIG. 11A is a calibration curve showing the relationship between stress emission and strain, and the graph of FIG. 11B is a calibration curve showing the relationship between stress emission and opening displacement. is there. By using these calibration curves, it is possible to estimate the distortion or the opening displacement amount from the light emission intensity. Note that the spatial resolution of the high-performance CCD camera element used in this embodiment is 0.6 mm / pixel.
（２）実証実験
実証実験では、実際の橋梁を構造体とし、その表面に実証試験用の発光シートを形成した。パルス光の照射条件は、予備実験と同様に、パルス幅を２０ミリ秒、パルス強度を１０Ｗ、パルス間隔を２秒に設定した。そして、橋梁に車両を通過させて橋梁にランダムな荷重を加え、実施例１と同様に、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定した。なお、比較例として、パルス光の代わりに、１０秒間の連続的に光照射した場合の発光強度も測定した。
(2) Demonstration experiment In the demonstration experiment, an actual bridge was used as a structure, and a light-emitting sheet for demonstration test was formed on the surface. As in the preliminary experiment, the pulse light irradiation conditions were set such that the pulse width was 20 milliseconds, the pulse intensity was 10 W, and the pulse interval was 2 seconds. Then, a vehicle was passed through the bridge, a random load was applied to the bridge, and the light emission intensity was measured using the stress light emission evaluation apparatus 1 in the same manner as in Example 1. In addition, as a comparative example, the light emission intensity in the case of continuous light irradiation for 10 seconds instead of pulsed light was also measured.
図１３は、実施例４の実証実験における発光強度および輝度の時間変化を示すグラフである。図３は、実施例４の実証実験において、応力発光評価装置１の検知部４が検知した応力発光体の発光強度を示すグラフであり、（ａ）は荷重の入力がない場合の発光強度の波形を示し、（ｂ）は荷重の入力があった場合の発光強度の波形を示している。 FIG. 13 is a graph showing temporal changes in emission intensity and luminance in the demonstration experiment of Example 4. FIG. 3 is a graph showing the light emission intensity of the stress light emitter detected by the detection unit 4 of the stress light emission evaluation apparatus 1 in the demonstration experiment of Example 4, and (a) shows the light emission intensity when no load is input. A waveform is shown, and (b) shows a waveform of light emission intensity when a load is input.
図１３に示すように、約５〜８秒後に、車両の通過（荷重）に伴う応力発光が検出されている。つまり、この期間に橋梁に大きなひずみが生じたことが確認された。本実施例では、図１３の発光強度のピーク値に基づき、歪みおよび歪みの大きさ（開口変位量）を評価した。なお、図１３のグラフは、車両を通過させたときの発光強度（ＭＬ＝図３の（ｂ）参照）から、車両の通過のないときの発光強度（ＢＧ＝図３の（ａ）参照）の平均値を差し引いた発光強度（ＭＬ−ＢＧ）を示している。 As shown in FIG. 13, after about 5 to 8 seconds, stress emission associated with the passage (load) of the vehicle is detected. In other words, it was confirmed that a large strain occurred in the bridge during this period. In this example, the distortion and the magnitude of the distortion (aperture displacement amount) were evaluated based on the peak value of the emission intensity in FIG. In the graph of FIG. 13, the light emission intensity when the vehicle is passed (ML = see FIG. 3B) to the light emission intensity when the vehicle does not pass (BG = see FIG. 3A). The light emission intensity (ML-BG) obtained by subtracting the average value is shown.
一方、図１４は、実施例４の実証実験において橋梁のき裂をまたぐように設置した歪みゲージを用いて測定した歪みを示すグラフである。図１４の丸で囲ったように、約１０００μＳＴ以上の歪み（開口量）の発光は全て捉えることができること確認された。 On the other hand, FIG. 14 is a graph showing the strain measured using a strain gauge installed so as to straddle the crack of the bridge in the demonstration experiment of Example 4. As indicated by the circle in FIG. 14, it was confirmed that all the light emission with distortion (aperture amount) of about 1000 μST or more can be captured.
図１６の（ａ）は、実施例４の実証実験において、車両通過時に撮影された橋梁の画像を示す図であり、（ｂ）は実施例４の比較例において、車両通過時に撮影された橋梁の画像を示す図である。パルス光を照射した場合の発光強度（発光輝度）（図１６の（ａ））は、比較例の連続照射の場合の発光強度（発光輝度）（図１６の（ｂ））よりも小さいものの、き裂の全体像を捉えられることが確認された。 FIG. 16A is a diagram showing an image of a bridge photographed when the vehicle passes in the demonstration experiment of the fourth embodiment. FIG. 16B is a bridge photographed when the vehicle passes in the comparative example of the fourth embodiment. FIG. Although the emission intensity (emission luminance) when irradiated with pulsed light ((a) in FIG. 16) is smaller than the emission intensity (emission luminance) in the case of continuous irradiation of the comparative example ((b) in FIG. 16), It was confirmed that the entire crack was captured.
一方、図１５は、図１３の４〜６秒のグラフの横軸を歪みに変換したグラフである。また、図１２は、図１１の（ｂ）のグラフ（校正曲線）を用いて、実施例４の実証実験における歪みの大きさを推定するグラフである。図１５に示すように、図１３の発光輝度の最大値（約３５ｍｃｄ／ｍ２）に対応する横軸の値から、歪みを推定することができる。また、図１２に示すように、図１３の発光輝度の最大値（約３５ｍｃｄ／ｍ２）に対応する横軸の値から、歪みの大きさ（開口変位量）が約１．２μｍであることを推定することができる。 On the other hand, FIG. 15 is a graph in which the horizontal axis of the graph of 4 to 6 seconds in FIG. 13 is converted into distortion. FIG. 12 is a graph for estimating the magnitude of distortion in the demonstration experiment of Example 4 using the graph (calibration curve) of FIG. As shown in FIG. 15, the distortion can be estimated from the value on the horizontal axis corresponding to the maximum value (about 35 mcd / m 2 ) of the light emission luminance in FIG. Also, as shown in FIG. 12, the magnitude of the distortion (aperture displacement) is about 1.2 μm from the value on the horizontal axis corresponding to the maximum value of the emission luminance (about 35 mcd / m 2 ) in FIG. Can be estimated.
〔比較例１〕
比較例１では、構造体と見立てたステンレス試験片の表面に、応力発光体を含有する発光膜をスプレー法により形成し、塗膜型センサを構成した。そして、実施例１のパルス光の照射に代えて、微弱光（ｍＡ単位の光）の常時照射、または、そのパルス光と同程度の強度がある通常光の連続照射（１０秒間の連続光照射）を行い、疲労試験機を用いて１２ｋＮの荷重をかけ、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。荷重の入力は、測定開始５秒後から５秒間隔で行った。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a light-emitting film containing a stress-stimulated luminescent material was formed on the surface of a stainless steel test piece regarded as a structure by a spray method to constitute a coating film type sensor. Then, instead of the pulsed light irradiation in Example 1, continuous irradiation with weak light (light in mA unit) or continuous irradiation with normal light having the same intensity as the pulsed light (continuous light irradiation for 10 seconds) ), A load of 12 kN was applied using a fatigue tester, and the luminescence intensity was measured and evaluated using the stress luminescence evaluation apparatus 1. The load was input at intervals of 5 seconds from 5 seconds after the start of measurement.
図１７の（ａ）は本比較例で測定された発光強度を示すグラフであり、（ｂ）はＳＮ比と荷重回数との関係を示すグラフである。図１７の（ａ）に示すように、微弱光照射では、荷重回数の増加と共に、応力発光が減少することが確認された。従って、本比較例の場合、同じ大きさの荷重の入力が繰り返されても、応力発光体に入力された荷重による発光強度を一定に保つことは不可能であることが確認された。また、図１７の（ｂ）に示すように、ＳＮ比は、normalで示される通常光の照射のほうが、８回目の荷重入力までは大きく、それ以降は微弱光照射とほぼ同程度であることが確認された。 (A) of FIG. 17 is a graph which shows the emitted light intensity measured by this comparative example, (b) is a graph which shows the relationship between SN ratio and the frequency | count of a load. As shown in FIG. 17 (a), it was confirmed that, with weak light irradiation, stress luminescence decreases with increasing number of loads. Therefore, in the case of this comparative example, it was confirmed that even if the input of the load having the same magnitude was repeated, it was impossible to keep the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter constant. Also, as shown in FIG. 17B, the S / N ratio is higher for normal light irradiation indicated by normal until the eighth load input, and after that, it is almost the same as weak light irradiation. Was confirmed.
〔比較例２〕
比較例２では、構造体と見立てたステンレス試験片の表面に、応力発光体を含有する発光膜をスプレー法により形成し、塗膜型センサを構成した。そして、実施例１のパルス光に代えて、通常光の連続照射（２４０秒間の連続光照射）後、種々のタイミングで疲労試験機を用いて５８８μＳＴのひずみを発生させ、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。なお、比較例２では、応力発光評価装置１の検知部２として、フォトマル（光電子増倍管）を用いた。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a light-emitting film containing a stress-stimulated luminescent material was formed on the surface of a stainless steel test piece regarded as a structure by a spray method to constitute a coating film type sensor. Then, instead of the pulsed light of Example 1, after continuous irradiation with normal light (continuous light irradiation for 240 seconds), a strain of 588 μST was generated at various timings using a fatigue tester, and the stress light emission evaluation apparatus 1 was The emission intensity was measured and evaluated. In Comparative Example 2, a photomultiplier (photomultiplier tube) was used as the detection unit 2 of the stress luminescence evaluation apparatus 1.
図１８は、比較例２で測定された発光強度を示すグラフであり、（ａ）は照射終了後からの経過時間と発光強度との関係を示し、（ｂ）は照射終了後からの経過時間と応力発光体に入力された荷重による発光強度との関係を示している。図１８（ａ）に示すように、荷重入力時の発光強度から、荷重非入力時の発光強度を差分から、図１８（ｂ）に示す応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出した。その結果、図１８（ｂ）に示すように、同一の荷重にもかかわらず、照射終了後からひずみを発生させるまでの期間（荷重タイミング）によって、発光強度が大きく異なることが確認された。 FIG. 18 is a graph showing the emission intensity measured in Comparative Example 2, wherein (a) shows the relationship between the elapsed time from the end of irradiation and the emission intensity, and (b) shows the elapsed time after the end of irradiation. And the light emission intensity due to the load input to the stress light emitter. As shown in FIG. 18 (a), the light emission intensity by the load input to the stress light emitter shown in FIG. 18 (b) was calculated from the light emission intensity at the time of load input and the difference in light emission intensity at the time of no load input. . As a result, as shown in FIG. 18 (b), it was confirmed that the emission intensity varied greatly depending on the period (load timing) from the end of irradiation to the generation of strain, despite the same load.
〔比較例３〕
比較例３では、構造体と見立てたステンレス試験片の表面に、応力発光体を含有する発光膜をスプレー法により形成し、塗膜型センサを構成した。そして、実施例１のパルス光に代えて、照射強度の異なる通常光を連続照射し、照射終了の１０秒後に疲労試験機を用いて５８８μＳＴのひずみを発生させ、応力発光評価装置１を用いて発光強度を測定し、評価した。なお、比較例２では、応力発光評価装置１の検知部２として、フォトマル（光電子増倍管）を用いた。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, a light-emitting film containing a stress-stimulated luminescent material was formed on the surface of a stainless steel test piece regarded as a structure by a spray method to constitute a coating film type sensor. Then, instead of the pulsed light of Example 1, normal light having different irradiation intensities is continuously irradiated, and a strain of 588 μST is generated using a fatigue tester 10 seconds after the end of irradiation, and the stress luminescence evaluation apparatus 1 is used. The luminescence intensity was measured and evaluated. In Comparative Example 2, a photomultiplier (photomultiplier tube) was used as the detection unit 2 of the stress luminescence evaluation apparatus 1.
図１９は、比較例３で測定された発光強度を示すグラフであり、（ａ）は荷重非入力時の結果を示し、（ｂ）は荷重入力時の結果を示している。図１９の（ａ）に示すように、荷重非入力時には、発光強度は、光照射開始から約１０秒間は照射時間に応じて上昇する。しかし、光照射開始から約１０秒経過後に、ほぼ横這いとなる。同様に、図１９の（ｂ）に示すように、荷重入力時には、発光強度は、光照射開始から約１０秒経過後に、ほぼ横這いとなる。また、同じく、光照射開始から約１０秒経過後にほぼ横這いになる。これにより、応力発光体の発光状態を保つためには、光照射開始から少なくとも約１０秒以上の連続した光照射を発光膜に対して行う必要があることが確認された。 FIG. 19 is a graph showing the light emission intensity measured in Comparative Example 3. FIG. 19A shows the result when no load is input, and FIG. 19B shows the result when the load is input. As shown in FIG. 19A, when no load is input, the emission intensity increases according to the irradiation time for about 10 seconds from the start of light irradiation. However, after about 10 seconds from the start of light irradiation, it becomes almost flat. Similarly, as shown in FIG. 19B, when a load is input, the light emission intensity becomes almost level after about 10 seconds from the start of light irradiation. Similarly, it becomes almost flat after about 10 seconds from the start of light irradiation. Accordingly, it was confirmed that in order to maintain the light emission state of the stress-stimulated luminescent material, it is necessary to perform continuous light irradiation on the light emitting film for at least about 10 seconds from the start of light irradiation.
本発明は、ランダムに荷重がかかる、橋梁などの屋外の構造物に対する欠陥を検知するための好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for detecting defects on outdoor structures such as bridges that are randomly loaded.
１ 応力発光評価装置
２ パルス光照射部（照射手段）
３ 検知部（検知手段，発光強度分布測定装置、撮像装置）
４ 解析部（算出手段）
５ 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stress light emission evaluation apparatus 2 Pulse light irradiation part (irradiation means)
3 Detection unit (detection means, emission intensity distribution measuring device, imaging device)
4 Analysis unit (calculation means)
5 Control unit
Claims (9)
上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射手段と、
上記応力発光体の発光強度を検知する検知手段と、
上記検知手段の検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出手段とを備えることを特徴とする応力発光評価装置。 A stress light emission evaluation apparatus for measuring and evaluating the light emission intensity of a stress light emitter,
Irradiating means for intermittently irradiating the stress-stimulated luminescent material with pulsed light;
Detection means for detecting the light emission intensity of the stress illuminant;
A stress light emission evaluation apparatus comprising: a calculation means for calculating a light emission intensity by a load input to the stress light emitter based on a detection result of the detection means.
上記応力発光体に断続的にパルス光を照射する照射ステップと、
上記応力発光体の発光強度を検知する検知ステップと、
上記検知ステップの検知結果に基づいて、上記応力発光体に入力された荷重による発光強度を算出する算出ステップとを有することを特徴とする応力発光評価方法。 A stress light emission evaluation method for measuring and evaluating the light emission intensity of a stress light emitter,
An irradiation step of intermittently irradiating the stress light emitter with pulsed light;
A detection step of detecting the light emission intensity of the stress illuminant;
A stress light emission evaluation method comprising: a calculation step of calculating a light emission intensity by a load input to the stress light emitter based on a detection result of the detection step.
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