JP2021139847A - 引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法 - Google Patents
引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021139847A JP2021139847A JP2020039977A JP2020039977A JP2021139847A JP 2021139847 A JP2021139847 A JP 2021139847A JP 2020039977 A JP2020039977 A JP 2020039977A JP 2020039977 A JP2020039977 A JP 2020039977A JP 2021139847 A JP2021139847 A JP 2021139847A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spark
- generated
- flammable
- light
- intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 195
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 113
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 102100040287 GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein Human genes 0.000 description 36
- 101710185324 GTP cyclohydrolase 1 feedback regulatory protein Proteins 0.000 description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 4
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/457—Correlation spectrometry, e.g. of the intensity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
- G01N21/67—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1218—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using optical methods; using charged particle, e.g. electron, beams or X-rays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J2003/2859—Peak detecting in spectrum
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
【課題】複数の材料で構成される構造体から生じるスパークに引火性があるか否かを適切に評価できるようにすることである。【解決手段】実施形態に係る引火性スパーク評価システムは、複数の材料で構成される構造体で発生したスパークによって生じる放電光の強度を測定する光検出器と、前記構造体を構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて決定された判定情報を参照し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するデータ処理系とを有するものである。【選択図】 図６
Description
本発明の実施形態は、引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法に関する。
従来、航空機では静電気や落雷によって燃料タンク内でスパーク（火花放電）が発生し、爆発することが無いようにスパークによる放電光の確認試験が実施されている。典型的な航空機の放電確認試験は、燃料が充填されていない燃料タンクの供試体に電流を流し、多数のカメラや鏡を設置して撮影することによって行われる。供試体に電流が流れることによって放電が生じると、放電光がカメラで撮影される。このため、検査員が撮影結果の目視によって放電光を発見すれば、放電の発生箇所を特定することができる。
このような写真撮影法によるスパークの確認試験では、航空燃料に引火しないようなエネルギが小さいスパークであっても、スパークによる放電光が撮影されれば不合格と判定されることになる。このため、スパークの発生を防止するための過剰な対策が要求される恐れがある。また、写真撮影法では、カメラが異なると、放電光の写りが変わる場合があるという問題がある。
そこで、スパークにより生じる放電光の光強度を受光素子で測定することによって放電及びスパークのエネルギの大きさを評価する技術が提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。また、スパークにより生じる放電光の波長スペクトルを観測し、特定の波長帯域にピークが出現するか否かに基づいて、スパークに爆発性があるか否か、すなわちスパークに航空燃料や引火性ガスへの引火性があるか否かを判定する方法も提案されている（例えば特許文献３及び特許文献４参照）。
他に、静電気によるスパークの着火能力を評価する方法を開発するために、静電エネルギと発光スペクトルとの関係を調べる研究もなされている（例えば非特許文献１参照）。
三浦 崇、「平等電界火花放電における静電エネルギーと発光スペクトルの関係−非接触光測定による静電スパークの着火能力評価方法の開発−」、労働安全衛生総合研究所、労働安全衛生総合研究所特別研究報告 ＪＮＩＯＳＨ−ＳＲＲ−Ｎｏ． ４７ （２０１７）、ｐ．７５−８１、［平成３１年３月２６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｎｉｏｓｈ．ｊｏｈａｓ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ／ｄｏｃ／ｓｒｒ／ＳＲＲ−Ｎｏ４７−２−２．ｐｄｆ＞
航空機の燃料タンク等の放電確認試験の対象となる供試体は、異なる複数の材料で構成される場合がある。具体例として、供試体が金属で構成される場合であれば、アルミニウム、チタン或いはステンレス等の複数の金属で構成される場合がある。また、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）で供試体が構成される場合やＣＦＲＰの一部をＧＦＲＰで覆った供試体或いは金属とＦＲＰの双方で構成される共試体も存在する。尚、ＦＲＰは一般に複合材と呼ばれる。
そこで、本発明は、複数の材料で構成される構造体から生じるスパークに引火性があるか否かを適切に評価できるようにすることを目的とする。
本発明の実施形態に係る引火性スパーク評価システムは、複数の材料で構成される構造体で発生したスパークによって生じる放電光の強度を測定する光検出器と、前記構造体を構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて決定された判定情報を参照し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するデータ処理系とを有するものである。
また、本発明の実施形態に係る引火性スパーク評価方法は、上述した引火性スパーク評価システムを用いて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するものである。
また、本発明の実施形態に係る引火性スパーク評価方法は、複数の材料で構成される構造体で発生したスパークによって生じる放電光の強度を光検出器で測定するステップと、前記構造体を構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて決定された判定情報を参照し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するステップとを有するものである。
本発明の実施形態に係る引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
（引火性スパーク評価システムの構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る引火性スパーク評価システムの構成図である。
（引火性スパーク評価システムの構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る引火性スパーク評価システムの構成図である。
引火性スパーク評価システム１は、複数の材料で構成される構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有するか否か、すなわち航空機燃料や引火性ガス等の引火物に引火して爆発する性質を有するスパークあるか否かと、構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有すると判定される場合には、構造体Ｏで発生したスパークが構造体Ｏを構成する複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するシステムである。そのために、引火性スパーク評価システム１は、電流印加回路２、光強度測定系３及びデータ処理系４を有する。
スパークＳの検査対象となる構造体Ｏは、航空機の燃料タンクを模擬した供試体等の所望の構造を有し、かつ所望の複数の材料で構成される物体とすることができる。図１に示す例では、第１の材料Ｍ１と第２の材料Ｍ２を重ね合わせた構造体Ｏが、窓５を有する暗室６内に設置されている。
航空機の構造体が検査対象となる構造体Ｏであれば、アルミニウム、チタン及びステンレス等の金属の他、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の複合材で構成される構造体Ｏを対象として、構造体Ｏで発生したスパークＳの引火性を評価することができる。すなわち、金属や複合材等の複数の材料で構成される構造体Ｏを対象として、スパークＳの引火性の判定と、引火性を有するスパークＳが発生した材料の特定を行うことができる。
スパークＳには、電位差を起因として生じるボルテージスパークと、熱が溜まることに起因するサーマルスパークがある。航空機の構造体の場合、ボルテージスパークは、主に静電気や被雷による電位差が原因で生じる。一方、サーマルスパークは、複合材に熱が溜まることに起因して生じる。また、複合材の端部において電荷の増大によって生じるサーマルスパーク又はボルテージスパークは、エッジグローと呼ばれる。
このため、航空機の構造体の場合、ＣＦＲＰに含まれる炭素や金属等の導体間に空気、絶縁性塗料、樹脂或いはＧＦＲＰ等の絶縁体が介在する場合や複合材周辺においてスパークＳが発生する可能性が高い。航空機の構造体の場合、スパークＳが発生して航空機燃料や引火性ガス等の引火物に引火すると大事故に繋がる。従って、スパークＳが発生するか否かに加えて、スパークＳに引火性があるか否かを、試験を行って評価することが重要である。また、引火性を有するスパークＳが発生した場合に、どの材料からスパークＳが発生したのかを特定できれば、引火性を有するスパークＳを発生させないために設計変更すべき構造体Ｏの部位や部品を速やかに決定することができる。
電流印加回路２は、構造体Ｏに電流を印加する電気回路である。電流印加回路２は、電源２Ａの他、構造体Ｏに印加される電流の波形を測定するための電流計測器並びに抵抗やキャパシタ等の電流の印加条件を調整するための必要な回路要素で構成することができる。電流印加回路２で構造体Ｏに所定の電流を印加すると、構造体Ｏに生じる静電気放電や構造体Ｏへの落雷を模擬することができる。このため、静電気や雷電流に対応する電流が構造体Ｏに印加された場合に構造体ＯにスパークＳが発生するか否かを確認することができる。
光強度測定系３は、構造体Ｏで発生したスパークＳによって生じる放電光の強度を測定するシステムである。光強度測定系３は、図１に例示されるように、分光器７を前段に設けた光検出器８で構成することができる。
分光器７は、構造体Ｏで発生したスパークＳによって生じる放電光を入射させて分光するための光学装置である。従って、分光器７は、構造体Ｏで発生したスパークＳによって生じる放電光を入射させることが可能な位置に配置される。そして、光検出器８では分光器７で分光された波長別の放電光の強度が検出される。尚、光検出器８を含めて分光器（スペクトロメータ）と称される場合もある。
分光器７の後段に設けられる光検出器８の具体例としては、光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ）、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅｄ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）センサや相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等の光素子が挙げられる。
尚、構造体Ｏで生じたスパークＳからの放電光を入射させることが可能な位置に光ファイバの一端を光の入射用に配置し、光ファイバの他端に分光器７を接続するようにしてもよい。この場合、分光器７を任意の位置に設置することができる。このため、ノイズを抑制するために、分光器７を構造体Ｏから離れた場所に設置されたシールドボックス内に配置することも可能となる。
上述のような構成を有する光強度測定系３では、構造体Ｏで発生したスパークＳによって生じる放電光の強度を光検出器８で波長別に測定することができる。光検出器８の出力側は、データ処理系４と接続される。そして、光検出器８で測定された放電光の強度は、データ処理系４に出力されるように構成されている。
データ処理系４は、光強度測定系３において測定された波長別の放電光の強度に基づいて、構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有するか否かと、構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有すると判定される場合には、構造体Ｏで発生したスパークが構造体Ｏを構成する複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するシステムである。
データ処理系４は、コンピュータにデータ処理プログラムを読込ませて構築することができる。すなわち、データ処理系４は、単一又は複数の電子回路を構成要素とする処理回路類によって構成することができる。また、光強度測定系３から出力される放電光の強度を示す電気信号がアナログ信号である場合には、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器をデータ処理系４に設けてデジタル信号を処理できるように構成することができる。
データ処理系４は、入力装置９、表示装置１０、記憶装置１１及び演算装置１２を有する。演算装置１２は、データ処理プログラムを読込むことによってスペクトル取得部４Ａ、引火性判定部４Ｂ、材料特定部４Ｃ及び判定情報設定部４Ｄとして機能する。
スペクトル取得部４Ａは、光検出器８から波長別の光強度の検出信号を入力してスパークＳに対応する放電光の波長スペクトルを取得する機能を有する。引火性判定部４Ｂは、放電光の波長スペクトルと、記憶装置１１に保存された判定情報に基づいて構造体Ｏから生じたスパークＳが引火性のスパークＳであるか否かを判定する機能を有する。材料特定部４Ｃは、構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有すると判定される場合において、記憶装置１１に保存された判定情報に基づいて、引火性を有するスパークＳが発生した材料を特定する機能を有する。
図２は、ＣＦＲＰからなる構造体Ｏで生じたスパークＳの放電光を分光器７で分光することによって測定された光の波長スペクトルの一例を示す図である。
図２において横軸は放電光の波長を示し、縦軸は放電光の相対強度を示す。スパークＳから生じる放電光の波長スペクトルの波形と、ＣＦＲＰから生じたスパークＳが引火性を有するか否かとの関係性を実験によって調べた。その結果、ＣＦＲＰから生じたスパークＳが燃料等の引火物に引火する性質を有する場合には、図２に示されるように特定の波長帯域λ１、λ２、λ３において、光の波長スペクトルにピークが出現することが判明した。つまり、特定の波長帯域λ１、λ２、λ３において、光の波長スペクトルにピークが出現すれば、ＣＦＲＰから生じたスパークＳが引火性のスパークＳであるという関係が、経験的に確認された。
また、ＧＦＲＰ、アルミニウム及びチタン等の他の材料からなる構造体Ｏから生じたスパークＳについても同様に、スパークＳから生じる放電光の波長スペクトルの波形と、構造体Ｏから生じたスパークＳが引火性を有するか否かとの関係性を実験によって調べた。その結果、スパークＳが引火性を有する場合には、スパークＳから生じる放電光の波長スペクトルにおいて、材料に関わらず同一の波長帯域λ１、λ２、λ３にピークが現れることが判明した。
具体的には、５８８ｎｍ以上５９１ｎｍ以下の第１の波長帯域λ１、５５２ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の第２の波長帯域λ２及び６１９ｎｍ以上６２３ｎｍ以下の第３の波長帯域λ３の少なくとも１つの波長帯域において波長スペクトルにピークが観測されれば、スパークＳが発生した材料に関わらずスパークＳは引火性を有するという関係が確認された。スパークＳが引火性を有する場合に観測される放電光の波長スペクトルのピークの数は、放電光のエネルギによって変化すると考えられる。図２は、５８８ｎｍ以上５９１ｎｍ以下の第１の波長帯域λ１、５５２ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の第２の波長帯域λ２及び６１９ｎｍ以上６２３ｎｍ以下の第３の波長帯域λ３の全てにおいてピークが観測された例を示している。
従って、放電光の波長スペクトルの第１の波長帯域λ１、第２の波長帯域λ２及び第３の波長帯域λ３の少なくとも１つの波長帯域においてピークが現れた否かを判定すれば、スパークＳが引火性を有するか否かを判定することができる。
そこで、放電光の波長スペクトルの第１の波長帯域λ１、第２の波長帯域λ２及び第３の波長帯域λ３と各波長帯域λ１、λ２、λ３においてピークが生じる場合のピーク強度に対する閾値等をスパークＳの引火性を判定するための判定情報として記憶装置１１に保存することができる。そして、引火性判定部４Ｂには、記憶装置１１に保存された判定情報を参照した公知のピーク検出処理により、放電光の波長スペクトルの第１の波長帯域λ１、第２の波長帯域λ２及び第３の波長帯域λ３の少なくとも１つの波長帯域においてピークが現れた否かを判定する機能と、ピークが現れたか否かの判定結果に基づいてスパークＳが引火性を有するか否かを判定する機能が備えられる。
具体的な例として、スパークＳによって生じる放電光の波長スペクトルの第１の波長帯域λ１、第２の波長帯域λ２及び第３の波長帯域λ３からなる各特定の波長帯域λ１、λ２、λ３においてピークに該当しないための強度のそれぞれの上限値を判定情報として記憶装置１１に保存することができる。そして、引火性判定部４Ｂでは、光検出器８で検出された放電光の各特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における強度が、判定情報として保存された対応する上限値を超えている場合には、ピークが出現していることになることから、構造体Ｏで発生したスパークＳは引火性を有すると判定することができる。
スパークＳが引火性を有する場合に放電光の波長スペクトルにピークが現れる特定の波長帯域λ１、λ２、λ３は、異なる材料間で共通であるが、放電光の波長スペクトルの波形は材料ごとに異なる。すなわち、放電光の波長スペクトルの波形は、材料に固有の波形となる。従って、放電光の波長スペクトルの波形を観測すれば、引火性を有するか否かを問わずスパークＳが発生した材料を特定することができる。具体例として、ある材料に固有のピークが放電光の波長スペクトルに出現したり、逆にある材料に固有の強度が減少する波長帯域が放電光の波長スペクトルに出現すれば、スパークＳがその材料から発生したと判定することができる。
そこで、構造体Ｏを構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークＳが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴を試験等によって把握し、放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいてスパークＳが発生した材料を特定するための判定情報を決定することができる。
図３は、図１に示す引火性スパーク評価システム１で材料ごとの放電光の波長スペクトルを観測する方法の例を示す図である。
材料ごとの放電光の波長スペクトルを観測する場合には、図３に示すように窓５を有するチャンバ等の暗室６内に観測対象となる材料Ｍｘを設置することができる。また、電圧印加回路１３を設置し、直流電源１３Ａに針状の電極１３Ｂを接続して非接触で材料Ｍｘに近接配置する一方、材料Ｍｘを接地することができる。そうすると、直流電源１３Ａで電極１３Ｂと材料Ｍｘとの間に電圧を印加することによって意図的かつ強制的にスパークＳを発生させることができる。
そして、材料Ｍｘから発生させたスパークＳによって生じる放電光の強度を、分光器７を前段に設けた光検出器８で波長別に検出し、スペクトル取得部４Ａにおいて材料Ｍｘに対応する放電光の波長スペクトルを取得することができる。同様な放電光の波長スペクトルの取得を第１の材料Ｍ１及び第２の材料Ｍ２等の複数の材料Ｍｘについて行えば、材料Ｍｘごとの放電光の波長スペクトルを取得することができる。
判定情報設定部４Ｄは、材料ごとの放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて、スパークＳが発生した材料を特定するための判定情報を設定する機能と、設定した判定情報を記憶装置１１に保存する機能を有する。このため、記憶装置１１は、スパークＳの引火性の判定情報のみならず、スパークＳが発生した材料を特定するための判定情報を保存する判定条件データベース１１Ａとして機能する。
また、スパークＳが発生した材料を特定するための判定情報を設定するための材料ごとの波長スペクトルの波形やピーク検出結果等の情報を判定情報設定部４Ｄから表示装置１０に表示させる一方、スパークＳが発生した材料を特定するための判定情報を設定するための情報を入力装置９の操作によって判定情報設定部４Ｄに入力できるように構成されている。
スパークＳが発生した材料を特定するための判定情報は、構造体Ｏを構成し得る複数の材料に対応する各放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値とすることができる。具体例として、材料に固有のピークが出現する波長又は波長帯域とピーク強度の組合せを材料に固有の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値とすることができる。また、別の具体例として、放電光の波長スペクトルにおいて強度が顕著に減衰する波長帯域が存在する場合であれば、放電光の閾値と波長帯域の組合せ等を材料に固有の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値とすることができる。もちろん、放電光の波長スペクトルの波形自体を指標値とする他、ピークの数、最大値や最小値と波長の組合せ、積分値等の所望のパラメータを指標値とすることができる。
従って、判定情報設定部４Ｄには、図３に例示されるような観測方法で材料ごとの放電光の波長スペクトルが取得されると、放電光の波長スペクトルの波形自体或いはピーク値とピーク波長との組合わせ等の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を、材料の識別情報と関連付けて判定情報として記憶装置１１に書き込む機能が備えられる。
このような指標値を含む判定情報を記憶装置１１に保存すると、構造体Ｏで発生したスパークＳが引火性を有すると判定される場合において、材料特定部４Ｃでは、記憶装置１１に保存された判定情報を参照し、光検出器８で検出された放電光の強度に基づいて取得される放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と、判定情報に含まれる指標値との間における一致度に基づいて構造体Ｏで発生したスパークＳが構造体Ｏを構成する複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定することが可能となる。
具体例として、放電光の波長スペクトルの波形自体が材料ごとに判定情報として記憶装置１１に保存されている場合であれば、評価対象となる構造体Ｏで発生したスパークＳからの放電光の波長スペクトルの波形と、記憶装置１１に保存された放電光の波長スペクトルの波形とを比較することによって構造体Ｏで発生したスパークＳがどの材料で発生したのかを特定することができる。波形間の一致度は、最小２乗誤差や相互相関値等の指標値で評価することができる。
別の具体例として、ある材料について放電光の波長スペクトルのピーク値の下限値とピーク波長の組合せが判定情報として記憶装置１１に保存されている場合であれば、評価対象となる構造体Ｏで発生したスパークＳからの放電光の波長スペクトルにおいて同じピーク波長で下限値以上のピークが検出された場合に、その材料からスパークＳが発生したと判定することができる。
図４は、ある材料Ｍｘから生じたスパークＳからの放電光の波長スペクトルの波形の一例を示す図である。
図４において横軸は放電光の波長を示し、縦軸は放電光の相対強度を示す。例えば、図４に例示されるような波形を有する放電光の波長スペクトルが観測された場合であれば、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３についてピークの有無を検出することによって、スパークＳに引火性があるか否かを判定することができる。
図４に示す例では、５８８ｎｍ以上５９１ｎｍ以下の第１の波長帯域λ１と６１９ｎｍ以上６２３ｎｍ以下の第３の波長帯域λ３において顕著なピークが出現しており、５５２ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の第２の波長帯域λ２では強度か小さいピークが出現している。従って、スパークＳに引火性無しと判定されるための第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における放電光の強度の各上限値をそれぞれ適切に設定すれば、第２の波長帯域λ２における放電光の強度が仮に第２の波長帯域λ２に設定した上限値以下であったとしても、第１の波長帯域λ１及び第３の波長帯域λ３における放電光の強度の少なくとも一方が、第１の波長帯域λ１及び第３の波長帯域λ３にそれぞれ設定された上限値を超えるため、スパークＳに引火性があると判定することができる。
スパークＳに引火性があると判定された場合には、記憶装置１１に保存されている判定情報に基づいてスパークＳが生じた材料Ｍｘを特定することができる。例えば、図４に示す例では、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３とは別の波長帯域、具体的には第２の波長帯域λ２よりも更に低い波長λｍｘにおいて材料Ｍｘに固有のピークが出現している。
従って、材料Ｍｘから生じた放電光の波長スペクトルの波形自体が判定情報として記憶装置１１に保存されている場合であれば、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３を除いた波長帯域における波形同士の比較によって、スパークＳが生じた材料Ｍｘを特定することができる。或いは、波長λｍｘとピーク強度の下限値の組合せが材料Ｍｘと関連付けられて判定情報として記憶装置１１に保存されている場合であれば、図４に例示されるような放電光の波長スペクトルから波長λｍｘにおけるピークを検出することによって、スパークＳが生じた材料Ｍｘを特定することができる。
引火性判定部４Ｂにおいて自動判定されたスパークＳの引火性の有無の判定結果は、ユーザが確認できるように表示装置１０に表示させることができる。同様に、スパークＳが引火性を有すると判定された場合に材料特定部４Ｃにおいて自動的に特定された材料Ｍｘについてもユーザが確認できるように表示装置１０に表示させることができる。
尚、スパークＳに引火性があるか否かの判定と、スパークＳが発生した材料の特定は、引火性判定部４Ｂ及び材料特定部４Ｃにおけるデータ処理によって自動的に実行せずに、ユーザが目視で行えるようにしても良い。ユーザが目視でスパークＳの引火性の判定を行う場合には、スペクトル取得部４Ａにおいて取得された放電光の波長スペクトルの波形を、表示装置１０に表示させる処理を引火性判定部４Ｂが実行するようにすれば良い。一方、ユーザが目視でスパークＳが発生した材料の特定を行う場合には、材料ごとの放電光の波長スペクトルの波形等の判定情報を表示装置１０に並列表示、重畳表示又は切換表示させる処理を材料特定部４Ｃが実行するようにすれば良い。
これにより、ユーザは表示装置１０に表示された放電光の波長スペクトルの波形を観察し、ピークの有無に基づいてスパークＳに引火性があるか否かを判定することができる。すなわち、放電光の波長スペクトルの第１から第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３の少なくとも１つにピークが観測されれば、構造体Ｏで発生したスパークＳに引火性があると判定することができる。
また、逆に、放電光の波長スペクトルの第１から第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３のいずれにおいてもピークが観測されなければ、構造体Ｏで発生したスパークＳに引火性が無いと判定することができる。
加えて、表示装置１０に並列表示された放電光の波長スペクトルの波形と、材料ごとの参照波形等との目視による比較によって、スパークＳが発生した材料を特定することができる。すなわち、観測される放電光の波長スペクトルの波形が最も類似する参照波形に対応する材料からスパークＳが発生したと判定することができる。
ところで、図１に例示されるように、第１の材料Ｍ１と第２の材料Ｍ２が重なっている場合において、第２の材料Ｍ２が放電光に対して透明であると、第１の材料Ｍ１で発生したスパークＳの放電光が第２の材料Ｍ２を透過して光強度測定系３で観測されることになる。すなわち、スパークＳが構造体Ｏの内部で発生し、放電光が構造体Ｏを透過して外部から観測できる場合がある。
このようにスパークＳ自体が空間に放出されずに放電光のみが空間を伝播する場合には、スパークＳに引火に必要なエネルギがあっても引火する恐れは無いと判定することが放電確認試験にて適切な場合が多い。しかしながら、スパークＳのエネルギが大きいと、第２の材料Ｍ２を透過した放電光が光強度測定系３で観測され、放電光の波長スペクトルに引火性を表わすピークが出現する可能性がある。
そこで、引火性判定部４Ｂには、放電光が第２の材料Ｍ２の透過光である場合には、スパークＳに引火性が無いと判定する機能を設けることができる。その場合には、放電光が第２の材料Ｍ２を透過したか否かを判定することが必要である。放電光が第２の材料Ｍ２を透過したか否かを判定する方法としては、第２の材料Ｍ２の透過に起因する放電光の波長スペクトルのピーク強度の減少を利用する方法と、第２の材料Ｍ２の透過に起因する放電光の波長スペクトルの波形変化を利用する方法が挙げられる。
第２の材料Ｍ２の透過に起因する放電光の波長スペクトルのピーク強度の減少を利用する方法は、第１の材料Ｍ１で発生した引火性を有するスパークＳからの放電光が第２の材料Ｍ２を透過しない場合に放電光の波長スペクトルの第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３において出現するピーク強度と、第１の材料Ｍ１で発生した引火性を有するスパークＳからの放電光が第２の材料Ｍ２を透過した場合に放電光の波長スペクトルの第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３において出現するピーク強度とを閾値処理によって峻別する方法である。
すなわち、放電光が第２の材料Ｍ２を透過すると、第２の材料Ｍ２の透過率に応じた強度だけ透過前に比べて放電光の強度が減少する。従って、引火性を有するスパークＳからの放電光が第１の材料Ｍ１から空間に放出される場合に比べると、第２の材料Ｍ２を透過した場合における放電光の第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３におけるピーク強度は減少する。
そこで、判定情報として記憶装置１１に保存される、スパークＳに引火性無しと判定するための第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における放電光のピーク強度の各上限値を、空間に放出される場合には引火性を有するスパークＳが構造体Ｏを構成し得る第１の材料Ｍ１で発生した場合に生じる放電光が、強度の減衰を伴って第２の材料Ｍ２を透過した場合における強度の減衰後における透過光の各特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における強度よりもそれぞれ大きく、第２の材料Ｍ２の透過に伴う強度の減衰前における放電光の各特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における強度よりも小さい値に決定することができる。第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における放電光のピーク強度の各上限値は、図１に例示されるように実際に第１の材料Ｍ１と第２の材料Ｍ２を重ね合わせて放電試験を行うことによって決定することができる。
そうすると、第２の材料Ｍ２の透過によって減衰した第１の材料Ｍ１からの放電光の強度は、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３においていずれも上限値以下となり、スパークＳに引火性無しと判定することができる。他方、第１の材料Ｍ１から第２の材料Ｍ２を透過せずに空間に放出された放電光の強度は、スパークＳに引火性があれば、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３の少なくとも１つにおいて上限値を超え、スパークＳに引火性有りと判定することができる。
一方、第２の材料Ｍ２の透過に起因する第１の材料Ｍ１からの放電光の波長スペクトルの波形変化を利用する方法は、第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３以外の波長帯域における放電光の強度の変化を検出する方法である。すなわち、第１の材料Ｍ１で発生した放電光が第２の材料Ｍ２を透過すると、第２の材料Ｍ２に固有の波長帯域において強度が減少する場合がある。具体例として、第２の材料Ｍ２がガラスであれば、近赤外光の波長帯域における放電光の強度が顕著に低下する。そこで、第２の材料Ｍ２を透過した放電光の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を判定情報として決定し、指標値を評価することによって第１の材料Ｍ１で発生した放電光が第２の材料Ｍ２を透過したか否かを判定することができる。
より具体的には、空間に放出される場合には引火性を有するスパークＳが構造体Ｏを構成し得る第１の材料Ｍ１で発生した場合に生じる放電光が第２の材料Ｍ２を透過した場合における透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を判定情報として記憶装置１１に保存することができる。そして、引火性判定部４Ｂでは、光検出器８で検出された放電光の強度に基づいて取得される放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と、判定情報に含まれる第２の材料Ｍ２の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値との一致度に基づいて、光検出器８で検出された放電光の強度が、第１の材料Ｍ１で発生し、かつ第２の材料Ｍ２を透過した透過光の強度であると判定される場合には、構造体Ｏで発生したスパークに引火性が無いと判定することができる。
第２の材料Ｍ２の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値は、材料Ｍｘに固有の放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と同様に定義及び比較することができる。また、第２の材料Ｍ２の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値は、図１又は図３に例示されるように引火性スパーク評価システム１を用いた放電試験の他、シミュレーションや文献値等に基づいて決定することができる。
第２の材料Ｍ２の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値に基づいて光検出器８で検出された放電光が第２の材料Ｍ２の透過光であるか否かを判定すれば、第２の材料Ｍ２の透過前後での第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３における放電光の強度変化が僅かであったりばらつきが大きい場合であっても、光検出器８で検出された放電光が第２の材料Ｍ２の透過光であるか否かを高精度に判定することが可能となる。
構造体Ｏが航空機構造体である場合において、可視光に対して透明な第２の材料Ｍ２と重ね合わされる第１の材料Ｍ１の典型例としては、ＣＦＲＰが挙げられる。一方、構造体Ｏが航空機構造体である場合において、第１の材料Ｍ１と重ね合わされる、可視光に対して透明な第２の材料Ｍ２の典型例としては、ＧＦＲＰ及び可視光を透過させる接着剤が挙げられる。これは、ＣＦＲＰの表面に腐食防止のために部分的にＧＦＲＰで覆われる場合があるためである。ＧＦＲＰはエポキシ樹脂等の接着剤でＣＦＲＰの表面に貼付けられる場合もある。
ＧＦＲＰで表面が覆われたＣＦＲＰでサーマルスパークが生じると、放電光のみがＧＦＲＰを透過する。この場合、放電は、ＣＦＲＰとＧＦＲＰとの間で生じる内部放電であるため、スパークＳに十分なエネルギがあっても引火する可能性を無視できる。しかしながら、エネルギが大きな放電光がＧＦＲＰを透過して光検出器８で検出されると、放電光の波長スペクトルの第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３にはピークが生じる可能性がある。
そこで、第２の材料Ｍ２をＧＦＲＰ及び可視光を透過させる接着剤の少なくとも一方として、透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を記憶装置１１に保存すれば、指標値を評価することによって、接着剤でＣＦＲＰに貼付けられたＧＦＲＰを透過した放電光と、ＣＦＲＰから空間に放出された放電光を峻別することができる。そして、ＧＦＲＰの透過光であれば、引火性無しと判定することができる。
エポキシ樹脂等の接着剤に固有の波長帯域において透過光が透過する場合であれば、接着剤に固有の波長帯域において透過光の波長スペクトルにピーク又は低強度帯域が観測されることになる。従って、接着剤の透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と、光検出器８で検出された放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を比較することによって、光検出器８で検出された放電光がＧＦＲＰの透過光であるか否かを判定すれば、ＧＦＲＰの厚さが異なる場合であっても、ＧＦＲＰの透過光であるか否かを高精度に判定することができる。
一方、ＧＦＲＰは可視光領域に対しては透明であるものの、近赤外領域の光に対しては不透明な性質を有する。すなわち、放電光がＧＦＲＰを透過すると、近赤外領域における透過光の強度が著しく低下する。そこで、光検出器８で検出された放電光において、近赤外線の強度が著しく低下していれば、放電がＣＦＲＰとＧＦＲＰとの間において生じた内部放電であると判定することができる。
より具体的には、ＧＦＲＰを透過した透過光の近赤外光の波長帯域における強度分布に基づいて、例えば、近赤外光の波長帯域における光強度の最大値のようなＧＦＲＰの透過光の強度分布を表す指標値の上限値を決定することができる。そして、ＧＦＲＰの透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値として記憶装置１１に保存することができる。
そうすると、引火性判定部４Ｂでは、光検出器８で検出された放電光の強度に基づいて取得される近赤外光の波長帯域における放電光の強度分布を表す指標値が、記憶装置１１に保存されたＧＦＲＰの透過光の強度分布を表す指標値の上限値以下である場合には、構造体Ｏで発生したスパークＳに引火性が無いと判定することができる。すなわち、光検出器８で検出された放電光の第１乃至第３の特定の波長帯域λ１、λ２、λ３にピークが観測された場合であっても、ＧＦＲＰの透過光の波長スペクトルが呈する波形の特徴が観測されれば、スパークＳに引火性が無いと判定することができる。
図５はＣＦＲＰで生じたスパークＳからの放電光がＧＦＲＰを透過した場合における透過光の波長スペクトルの一例を示す図である。
図５において横軸は透過光の波長を示し、縦軸は透過光の相対強度を示す。ＣＦＲＰで生じたスパークＳからの放電光がＧＦＲＰを透過すると、図５に例示されるように近赤外光の波長領域λｉである７００ｎｍから２５００ｎｍ程度の波長帯域において顕著に透過光の強度が低下する。従って、放電光の波長スペクトルの第１乃至第３の波長帯域λ１、λ２、λ３においてピークが出現したとしても、近赤外光の波長領域λｉにおいて強度が上限値以下となるまで減少していれば、放電光がＧＦＲＰの透過光であると判定することができる。このため、引火性判定部４ＢにおいてスパークＳに引火性が無いと判定することができる。
尚、ＧＦＲＰの透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を、近赤外光の波長領域λｉにおける波形の特徴を表す指標値とする代わりに、ＧＦＲＰ固有の正又は負のピークを表す指標値としても良い。その場合には、光検出器８で検出された放電光の波長スペクトルにＧＦＲＰ固有のピークが観測された場合には、放電が構造体Ｏの内部で生じた内部放電であり、スパークＳに引火性が無いと判定することができる。
（引火性スパーク評価方法）
次に引火性スパーク評価システム１を用いた引火性スパーク評価方法について説明する。
次に引火性スパーク評価システム１を用いた引火性スパーク評価方法について説明する。
図６は、図１に示す引火性スパーク評価システム１を用いて構造体Ｏで発生したスパークＳの引火性を評価する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まずステップＳ１において、図１に例示されるように引火性スパーク評価システム１の電流印加回路２により静電気によって生じる電流や雷電流を模擬した電流が第１の材料Ｍ１及び第２の材料Ｍ２等の複数の材料で構成される構造体Ｏに印加される。このため、構造体ＯによってはスパークＳが生じる。
構造体ＯでスパークＳが生じるとスパークＳによって生じる放電光の波長別の強度が光強度測定系３で測定される。具体的には、分光器７で分光された波長別の放電光の強度が光検出器８で検出される。検出された波長別の放電光の強度は光信号又は電気信号等の検出信号としてデータ処理系４に出力される。
次に、ステップＳ２において、データ処理系４のスペクトル取得部４Ａにおける信号処理によって、放電光の波長スペクトルが取得される。取得された放電光の波長スペクトルは、引火性判定部４Ｂに与えられる。
次に、ステップＳ３において、引火性判定部４Ｂは、放電光の波長スペクトルのピーク検出処理を行い、図２に例示される第１乃至第３の波長帯域λ１、λ２、λ３にピークが存在するか否かを判定する。第１乃至第３の波長帯域λ１、λ２、λ３のいずれからも上限値を超える強度を有するピークが検出されず、ピークが存在しないと判定された場合には、ステップＳ４においてスパークＳに引火性が無いと判定される。すなわち、構造体Ｏは放電試験に合格したと判定される。
一方、第１乃至第３の波長帯域λ１、λ２、λ３の少なくとも１つからピークが検出され、ピークが存在すると判定された場合には、ステップＳ５において、引火性判定部４Ｂにより、放電光の波長スペクトルに透過光特有の特徴があるか否かが判定される。
具体例として、図５に例示されるように近赤外光の波長領域λｉにおいて放電光の強度の最大値、平均値或いは波長方向への積分値等の代表値が閾値以下又は閾値未満となるまでに減少している場合であれば、スパークＳによって生じた放電光はＧＦＲＰ等を透過したと判定することができる。すなわち、図１に示す例において、第１の材料Ｍ１がＣＦＲＰであり、第２の材料Ｍ２がＧＦＲＰであれば、ＣＦＲＰで生じたスパークＳの放電光がＧＦＲＰを透過したと判定することができる。
放電光の波長スペクトルに透過光特有の特徴があると判定された場合には、ステップＳ４においてスパークＳに引火性が無しと判定される。すなわち、構造体Ｏは放電試験に合格したと判定される。逆に、放電光の波長スペクトルに透過光特有の特徴が無いと判定された場合には、ステップＳ６において、スパークＳに引火性があると判定される。すなわち、構造体Ｏは放電試験に不合格であると判定される。
構造体Ｏで発生したスパークＳに引火性があると判定された場合には、ステップＳ７において、材料特定部４Ｃにより、スパークＳが生じた材料を特定することができる。すなわち、構造体Ｏで発生したスパークＳが構造体Ｏを構成する第１の材料Ｍ１及び第２の材料Ｍ２等の複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定することができる。
その場合には、図１に例示されるような構造体Ｏの放電試験に先立って、図３に例示されるような構造体Ｏを構成し得る材料Ｍｘごとの放電試験が行われる。そうすると、例えば、各材料Ｍｘに対応する放電光の波長スペクトルの波形を表示装置１０に表示させることによって、ユーザは各材料Ｍｘに固有の波長スペクトルの波形の特徴を把握することができる。
そして、入力装置９の操作によって判定情報設定部４Ｄに必要な情報を入力することによって、構造体Ｏを構成し得る各材料Ｍｘに固有の放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を、スパークＳが発生した材料Ｍｘを特定するための判定情報として設定することができる。設定した判定情報は記憶装置１１に保存することができる。
具体例として、図４に例示されるように、放電光の波長スペクトルにおいて、材料Ｍｘに固有の波長λｍｘでピークが現れる場合であれば、材料Ｍｘに固有の波長λｍｘと、ピーク強度の下限値等の閾値を材料Ｍｘの識別情報と関連付けて判定情報として記憶装置１１に保存することができる。
そうすると、引火性があると判定されたスパークＳから生じた放電光の波長スペクトルの波形の特徴と、記憶装置１１に保存された判定情報とを材料特定部４Ｃにおいて対比することによって、スパークＳが生じた材料Ｍｘを特定することができる。例えば、図１に例示されるように第１の材料Ｍ１及び第２の材料Ｍ２で構造体Ｏが構成されている場合はもちろん、３つ以上の複数の材料で構造体Ｏが構成されている場合には、どの材料からスパークＳが生じたのかを特定することができる。
（効果）
以上のような引火性スパーク評価システム１及び引火性スパーク評価方法は、スパークＳから生じる放電光の波長スペクトルを取得し、波長スペクトルの特徴を捉えることによってスパークＳの引火性の判定みならず、スパークＳが発生した材料の特定も実行できるようにしたものである。また、スパークＳからの放電光が透明な物体を透過した場合には、透過光であることを検出し、スパークＳに引火性無しと判定できるようにしたものである。
以上のような引火性スパーク評価システム１及び引火性スパーク評価方法は、スパークＳから生じる放電光の波長スペクトルを取得し、波長スペクトルの特徴を捉えることによってスパークＳの引火性の判定みならず、スパークＳが発生した材料の特定も実行できるようにしたものである。また、スパークＳからの放電光が透明な物体を透過した場合には、透過光であることを検出し、スパークＳに引火性無しと判定できるようにしたものである。
このため、引火性スパーク評価システム１及び引火性スパーク評価方法によれば、構造体Ｏが複数の材料で構成されている場合において、引火性を有するスパークＳが観測された場合に、速やかにスパークＳが発生した部位を特定することができる。その結果、引火性を有するスパークＳを発生させないために設計変更すべき構造体Ｏの部位や部品を速やかに決定することができる。加えて、構造体Ｏの外部に放電光のみが透過した内部放電を検知し、引火性が無いスパークＳが引火性有りと判定される誤検知を回避することができる。
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
例えば、上述した例では、分光器７で分光された波長別の放電光を光検出器８で検出する構成について説明したが、波長フィルタで必要な波長帯域の放電光を抽出して光検出器８で検出する構成としても良い。
１ 引火性スパーク評価システム
２ 電流印加回路
２Ａ 電源
３ 光強度測定系
４ データ処理系
４Ａ スペクトル取得部
４Ｂ 引火性判定部
４Ｃ 材料特定部
４Ｄ 判定情報設定部
５ 窓
６ 暗室
７ 分光器
８ 光検出器
９ 入力装置
１０ 表示装置
１１ 記憶装置
１１Ａ 判定条件データベース
１２ 演算装置
１３ 電圧印加回路
１３Ａ 電源
１３Ｂ 電極
Ｍ１ 第１の材料
Ｍ２ 第２の材料
Ｍｘ 材料
Ｏ 構造体
Ｓ スパーク
λ１ 第１の波長帯域
λ２ 第２の波長帯域
λ３ 第３の波長帯域
λｍｘ 波長
λｉ 近赤外光の波長領域
２ 電流印加回路
２Ａ 電源
３ 光強度測定系
４ データ処理系
４Ａ スペクトル取得部
４Ｂ 引火性判定部
４Ｃ 材料特定部
４Ｄ 判定情報設定部
５ 窓
６ 暗室
７ 分光器
８ 光検出器
９ 入力装置
１０ 表示装置
１１ 記憶装置
１１Ａ 判定条件データベース
１２ 演算装置
１３ 電圧印加回路
１３Ａ 電源
１３Ｂ 電極
Ｍ１ 第１の材料
Ｍ２ 第２の材料
Ｍｘ 材料
Ｏ 構造体
Ｓ スパーク
λ１ 第１の波長帯域
λ２ 第２の波長帯域
λ３ 第３の波長帯域
λｍｘ 波長
λｉ 近赤外光の波長領域
Claims (9)
- 複数の材料で構成される構造体で発生したスパークによって生じる放電光の強度を測定する光検出器と、
前記構造体を構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて決定された判定情報を参照し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するデータ処理系と、
を有する引火性スパーク評価システム。 - 前記判定情報は、特定の波長帯域における放電光の強度の上限値と、前記構造体を構成し得る前記複数の材料に対応する前記各放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値とを含み、
前記データ処理系は、前記光検出器で検出された前記放電光の前記特定の波長帯域における強度が、前記判定情報に含まれる前記上限値を超えている場合には、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて取得される前記放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と、前記判定情報に含まれる前記指標値との間における一致度に基づいて前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するように構成される請求項１記載の引火性スパーク評価システム。 - 前記特定の波長帯域における放電光の強度の上限値を、空間に放出される場合には引火性を有するスパークが前記構造体を構成し得る第１の材料で発生した場合に生じる放電光が、強度の減衰を伴って第２の材料を透過した場合における強度の減衰後における透過光の前記特定の波長帯域における強度よりも大きく、前記第２の材料の透過に伴う強度の減衰前における前記放電光の前記特定の波長帯域における強度よりも小さい値に決定した請求項２記載の引火性スパーク評価システム。
- 前記判定情報は、空間に放出される場合には引火性を有するスパークが前記構造体を構成し得る第１の材料で発生した場合に生じる放電光が第２の材料を透過した場合における透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値を含み、
前記データ処理系は、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて取得される前記放電光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値と、前記判定情報に含まれる前記透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値との一致度に基づいて、前記光検出器で検出された前記放電光の強度が、前記第１の材料で発生した放電光の透過光であって、前記第２の材料を透過した透過光の強度であると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークに引火性が無いと判定するように構成される請求項１又は２記載の引火性スパーク評価システム。 - 前記第１の材料は炭素繊維強化プラスチックであり、前記第２の材料はガラス繊維強化プラスチック及び可視光を透過させる接着剤の少なくとも一方である請求項３又は４記載の引火性スパーク評価システム。
- 前記判定情報は、前記透過光の波長スペクトルの波形の特徴を表す指標値として、ガラス繊維強化プラスチックを透過した透過光の近赤外光の波長帯域における強度分布に基づいて決定された前記強度分布を表す指標値の上限値を含み、
前記データ処理系は、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて取得される前記近赤外光の波長帯域における前記放電光の強度分布を表す指標値が、前記判定情報に含まれる前記透過光の前記強度分布を表す前記指標値の前記上限値以下である場合には、前記構造体で発生したスパークに引火性が無いと判定するように構成される請求項４記載の引火性スパーク評価システム。 - 前記構造体で発生したスパークによって生じる前記放電光を入射させて分光する分光器を更に有し、
前記光検出器は前記分光器で分光された光の強度を測定するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の引火性スパーク評価システム。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の引火性スパーク評価システムを用いて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定する引火性スパーク評価方法。
- 複数の材料で構成される構造体で発生したスパークによって生じる放電光の強度を光検出器で測定するステップと、
前記構造体を構成し得る複数の材料でそれぞれ引火性を有するスパークが発生した場合に生じる各放電光の波長スペクトルの波形の特徴に基づいて決定された判定情報を参照し、前記光検出器で検出された前記放電光の強度に基づいて、前記構造体で発生したスパークが引火性を有するか否かと、前記構造体で発生したスパークが引火性を有すると判定される場合には、前記構造体で発生したスパークが前記構造体を構成する前記複数の材料のうちどの材料から発生したのかを判定するステップと、
を有する引火性スパーク評価方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020039977A JP2021139847A (ja) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法 |
| CA3168765A CA3168765A1 (en) | 2020-03-09 | 2021-02-09 | Inflammable spark estimation system |
| EP21767551.1A EP4119932A4 (en) | 2020-03-09 | 2021-02-09 | FLAME GENERATING SPARK ASSESSMENT SYSTEM |
| BR112022013571A BR112022013571A2 (pt) | 2020-03-09 | 2021-02-09 | Sistema de estimativa de faísca inflamável, e, método para estimar uma faísca inflamável |
| PCT/JP2021/004818 WO2021181983A1 (ja) | 2020-03-09 | 2021-02-09 | 引火性スパーク評価システム |
| US17/866,941 US20220364921A1 (en) | 2020-03-09 | 2022-07-18 | Inflammable spark estimation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020039977A JP2021139847A (ja) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021139847A true JP2021139847A (ja) | 2021-09-16 |
Family
ID=77668418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020039977A Pending JP2021139847A (ja) | 2020-03-09 | 2020-03-09 | 引火性スパーク評価システム及び引火性スパーク評価方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220364921A1 (ja) |
| EP (1) | EP4119932A4 (ja) |
| JP (1) | JP2021139847A (ja) |
| BR (1) | BR112022013571A2 (ja) |
| CA (1) | CA3168765A1 (ja) |
| WO (1) | WO2021181983A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10135705A1 (de) * | 2001-07-21 | 2003-02-20 | Grecon Greten Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung elektromagnetischer Strahlung |
| US7515263B2 (en) * | 2006-05-08 | 2009-04-07 | The Boeing Company | Optical spark mode discriminator methods and systems |
| JP5854468B2 (ja) | 2012-01-25 | 2016-02-09 | 国立大学法人九州工業大学 | 非接触放電評価方法及び装置 |
| JP6103353B2 (ja) | 2013-01-15 | 2017-03-29 | 国立大学法人九州工業大学 | 非接触放電試験方法及び装置 |
| JP6647622B2 (ja) | 2015-08-31 | 2020-02-14 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 爆発性スパーク評価システム及び爆発性スパーク評価方法 |
| JP6745445B2 (ja) | 2016-03-31 | 2020-08-26 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 光観測システム及び光観測方法 |
-
2020
- 2020-03-09 JP JP2020039977A patent/JP2021139847A/ja active Pending
-
2021
- 2021-02-09 EP EP21767551.1A patent/EP4119932A4/en active Pending
- 2021-02-09 BR BR112022013571A patent/BR112022013571A2/pt unknown
- 2021-02-09 CA CA3168765A patent/CA3168765A1/en active Pending
- 2021-02-09 WO PCT/JP2021/004818 patent/WO2021181983A1/ja unknown
-
2022
- 2022-07-18 US US17/866,941 patent/US20220364921A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3168765A1 (en) | 2021-09-16 |
| WO2021181983A1 (ja) | 2021-09-16 |
| US20220364921A1 (en) | 2022-11-17 |
| EP4119932A4 (en) | 2024-03-27 |
| BR112022013571A2 (pt) | 2022-09-20 |
| EP4119932A1 (en) | 2023-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6647622B2 (ja) | 爆発性スパーク評価システム及び爆発性スパーク評価方法 | |
| EP3144688B1 (en) | System for placing an imaging tool in a test and measurement tool | |
| US9255900B2 (en) | Hand held toxicity tester | |
| CN107807314A (zh) | 基于红外紫外可见光图像信息的故障预警装置和方法 | |
| EP3608889A1 (en) | Optically redundant fire detector for false alarm rejection | |
| CN106932692A (zh) | 基于红外紫外可见光图像融合的检测装置以及检测方法 | |
| WO2021181983A1 (ja) | 引火性スパーク評価システム | |
| CN102353457A (zh) | 一种用于云雾爆炸场的分布式光谱测温装置 | |
| JP2018132457A (ja) | 火炎監視方法、火炎監視装置およびガス取扱施設 | |
| JP6745445B2 (ja) | 光観測システム及び光観測方法 | |
| EP3650873B1 (en) | Discharge detection system and discharge detection method | |
| JP2000258584A (ja) | 現場点検装置 | |
| CN104698888B (zh) | 车辆火灾事故信息处理方法及系统 | |
| CN106679809B (zh) | 基于光谱分析方法的环网柜故障判别系统 | |
| Amon et al. | Thermal imaging in firefighting and thermography applications | |
| Guicheteau et al. | Proximal and point detection of contaminated surfaces using Raman spectroscopy | |
| Lo et al. | Transformer oil degradation monitoring with chromatically analysed optical fluorescence | |
| CN214583669U (zh) | 一种红外测温设备检定测试仪器 | |
| CN202204597U (zh) | 一种用于云雾爆炸场的分布式光谱测温装置 | |
| US10180357B2 (en) | Multispectral band system | |
| Toth et al. | VALIDATION AND DETERMINATION OF ACCIDENTAL GAS EMISSIONS BY ADVANCED GAS SCANNING METHOD IN THE INFRARED FIELD | |
| US3422266A (en) | Apparatus for evaluating the effectiveness of camouflage against detection by infrared photography | |
| JPH07229948A (ja) | 不良碍子検出方法及び不良碍子検出器 | |
| En et al. | Temperature measurement of contact resistance based on infrared detection | |
| Nakajima et al. | Study on concrete surface damage using hyper-spectral remote sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240220 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240412 |