JP3141625B2 - アコースティック・エミッションセンサー - Google Patents
アコースティック・エミッションセンサーInfo
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- JP3141625B2 JP3141625B2 JP05131622A JP13162293A JP3141625B2 JP 3141625 B2 JP3141625 B2 JP 3141625B2 JP 05131622 A JP05131622 A JP 05131622A JP 13162293 A JP13162293 A JP 13162293A JP 3141625 B2 JP3141625 B2 JP 3141625B2
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- Japan
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- piezoelectric body
- wave
- sensor
- acoustic emission
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アコースティック・エ
ミッション（Acoustic Emission ）を検出するアコース
ティック・エミッションセンサーに関するものである。
ミッション（Acoustic Emission ）を検出するアコース
ティック・エミッションセンサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体が破壊または塑性変形するとき、そ
れまで内部歪みとして蓄えられていたエネルギーを弾性
波（音波及び超音波）として放出する。この現象をアコ
ースティック・エミッション（以下、ＡＥと略す）と呼
んでおり、上記弾性波をＡＥ波と呼んでいる。
れまで内部歪みとして蓄えられていたエネルギーを弾性
波（音波及び超音波）として放出する。この現象をアコ
ースティック・エミッション（以下、ＡＥと略す）と呼
んでおり、上記弾性波をＡＥ波と呼んでいる。
【０００３】材料に荷重をかけながらＡＥ波を観測する
ことにより、その材料における傷の発生または破壊の発
生の前兆を補足する方法、いわゆるＡＥ法は、「鉄鋼便
覧」第３版、第IV巻第４６８頁に記載されているよう
に、材料の疲労試験や材料研究に応用されている。
ことにより、その材料における傷の発生または破壊の発
生の前兆を補足する方法、いわゆるＡＥ法は、「鉄鋼便
覧」第３版、第IV巻第４６８頁に記載されているよう
に、材料の疲労試験や材料研究に応用されている。
【０００４】ＡＥ波の検出には、ＡＥ波を電気信号に変
換するＡＥセンサーが用いられている。圧電体を使用し
たＡＥセンサーは、小型で、高感度である。このため、
研究室だけでなく、原子炉等を設置した現場において
も、ＡＥ波を計測することができる。
換するＡＥセンサーが用いられている。圧電体を使用し
たＡＥセンサーは、小型で、高感度である。このため、
研究室だけでなく、原子炉等を設置した現場において
も、ＡＥ波を計測することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
電体を使用したＡＥセンサーでは、ＡＥ波の発生頻度を
検出できても、ＡＥ波による被検体の表面の変位を検出
することが困難であり、破壊の原因を解析できないとい
う問題点を有している。
電体を使用したＡＥセンサーでは、ＡＥ波の発生頻度を
検出できても、ＡＥ波による被検体の表面の変位を検出
することが困難であり、破壊の原因を解析できないとい
う問題点を有している。
【０００６】コンデンサー型のＡＥセンサー（容量型変
換子）を使用すれば、図５に示すように、ＡＥ波による
被検体の表面の変位を正確に検出できる（図中、Ｐ、Ｓ
はそれぞれＡＥ波の縦波、横波を示しており、ＰＰおよ
びＰＰＰは縦波Ｐの反射波を示している）。しかし、コ
ンデンサー型のＡＥセンサーは大型であり、被検体への
取り付けも困難であり、しかも、感度が低いので、現場
でのＡＥ波の計測には難がある。
換子）を使用すれば、図５に示すように、ＡＥ波による
被検体の表面の変位を正確に検出できる（図中、Ｐ、Ｓ
はそれぞれＡＥ波の縦波、横波を示しており、ＰＰおよ
びＰＰＰは縦波Ｐの反射波を示している）。しかし、コ
ンデンサー型のＡＥセンサーは大型であり、被検体への
取り付けも困難であり、しかも、感度が低いので、現場
でのＡＥ波の計測には難がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアコーステ
ィック・エミッションセンサーは、上記の課題を解決す
るために、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の圧電体と、
柱状の圧電体の底面および円錐形の窪みの円錐面に形成
された電極と、円錐形の窪みに密着して嵌め込まれてお
り、圧電体の底面から入射したアコースティック・エミ
ッション波を、圧電体を透過させて減衰させるダンピン
グ材とからなることを特徴としている。
ィック・エミッションセンサーは、上記の課題を解決す
るために、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の圧電体と、
柱状の圧電体の底面および円錐形の窪みの円錐面に形成
された電極と、円錐形の窪みに密着して嵌め込まれてお
り、圧電体の底面から入射したアコースティック・エミ
ッション波を、圧電体を透過させて減衰させるダンピン
グ材とからなることを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記の構成によれば、柱状の圧電体の底面から
入射したＡＥ波は、圧電体を透過した後、ダンピング材
に入射するので、ＡＥ波は圧電体で共振することなく減
衰する。このため、ＡＥ波による被検体の表面の変位を
検出することができる。しかも、圧電体を用いているの
で、小型で高感度であり、被検体への取り付けも容易で
ある。
入射したＡＥ波は、圧電体を透過した後、ダンピング材
に入射するので、ＡＥ波は圧電体で共振することなく減
衰する。このため、ＡＥ波による被検体の表面の変位を
検出することができる。しかも、圧電体を用いているの
で、小型で高感度であり、被検体への取り付けも容易で
ある。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１０】本実施例のＡＥセンサーは、図１に示すよ
うに、ほぼ円錐形の窪みを有する円柱状の圧電体１と、
圧電体１の底面および円錐形の窪みの円錐面に形成され
た電極（図示されていない）と、円錐形の窪みに密着し
て嵌め込まれたダンピング材２から構成されている。ダ
ンピング材２としては、ステンレス鋼や鉛等の金属が適
している。
うに、ほぼ円錐形の窪みを有する円柱状の圧電体１と、
圧電体１の底面および円錐形の窪みの円錐面に形成され
た電極（図示されていない）と、円錐形の窪みに密着し
て嵌め込まれたダンピング材２から構成されている。ダ
ンピング材２としては、ステンレス鋼や鉛等の金属が適
している。
【００１１】圧電体１は、具体的には例えば、直径１０
ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状のＰＺＴ（チタン酸ジルコン
酸鉛）からなっており、上底の直径８ｍｍ、下底の直径
１ｍｍ、高さ５．５ｍｍの逆円錐台形状の窪みを有して
いる。圧電体１の円柱軸と、逆円錐台の軸はほぼ一致し
ている。
ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状のＰＺＴ（チタン酸ジルコン
酸鉛）からなっており、上底の直径８ｍｍ、下底の直径
１ｍｍ、高さ５．５ｍｍの逆円錐台形状の窪みを有して
いる。圧電体１の円柱軸と、逆円錐台の軸はほぼ一致し
ている。
【００１２】圧電体１の底面１ａおよび窪みの円錐面１
ｂには、銀導電接着剤を塗布することにより、電極（図
示されていない）が形成されている。電極からはそれぞ
れリード線（図示されていない）が取り出されている。
ｂには、銀導電接着剤を塗布することにより、電極（図
示されていない）が形成されている。電極からはそれぞ
れリード線（図示されていない）が取り出されている。
【００１３】ダンピング材２は、下底１ｍｍ、上底４０
ｍｍの逆円錐台形状のＳＵＳ３０４からなっている。ダ
ンピング材２は上記の圧電体１の窪みに嵌め込まれ、銀
導電接着剤で接着されている。
ｍｍの逆円錐台形状のＳＵＳ３０４からなっている。ダ
ンピング材２は上記の圧電体１の窪みに嵌め込まれ、銀
導電接着剤で接着されている。
【００１４】上記のＡＥセンサーの性能を確認するた
め、φ０．５ｍｍ、ＨＢのペンシル芯を圧折して擬似Ａ
Ｅ波を発生させ、これを上記ＡＥセンサーで受信した。
め、φ０．５ｍｍ、ＨＢのペンシル芯を圧折して擬似Ａ
Ｅ波を発生させ、これを上記ＡＥセンサーで受信した。
【００１５】図２に測定系の概略構成を示す。
【００１６】測定系は、伝達媒体としてのアルミニウム
板１０（アルミ合金２０３４、寸法６００ｍｍ×６００
ｍｍ×６０ｍｍ）と、アルミニウム板１０の表面に真空
グリースで密着させた上記のＡＥセンサー５と、ＡＥセ
ンサー５で得られた信号を観測するディジタルオシロス
コープ８（横河電機社製、ＤＬ１２００Ｅ）と、ディジ
タルオシロスコープ８を制御し、ディジタルオシロスコ
ープ８で得られたデータを記録するパーソナルコンピュ
ーター９（日本電気社製、ＰＣ−９８０１ＶＸ）から構
成されている。
板１０（アルミ合金２０３４、寸法６００ｍｍ×６００
ｍｍ×６０ｍｍ）と、アルミニウム板１０の表面に真空
グリースで密着させた上記のＡＥセンサー５と、ＡＥセ
ンサー５で得られた信号を観測するディジタルオシロス
コープ８（横河電機社製、ＤＬ１２００Ｅ）と、ディジ
タルオシロスコープ８を制御し、ディジタルオシロスコ
ープ８で得られたデータを記録するパーソナルコンピュ
ーター９（日本電気社製、ＰＣ−９８０１ＶＸ）から構
成されている。
【００１７】ＡＥセンサー５とディジタルオシロスコー
プ８とは、１．５ｍのケーブルで直接接続されており、
ディジタルオシロスコープ８とパーソナルコンピュータ
ー９とは、ＧＰ−ＩＢ（汎用インターフェース・バス）
で接続されている。
プ８とは、１．５ｍのケーブルで直接接続されており、
ディジタルオシロスコープ８とパーソナルコンピュータ
ー９とは、ＧＰ−ＩＢ（汎用インターフェース・バス）
で接続されている。
【００１８】なお、比較用のＡＥセンサー６として、高
感度型変換子（藤セラミックス社製、３φ×３ｔ）を用
いた。比較用のＡＥセンサー６で得られた信号について
は、プリアンプ７（エヌエフ回路設計ブロック社製ＮＦ
９９１３Ｓ、利得２０ｄＢ）で増幅した後、ディジタル
オシロスコープ８に入力した。
感度型変換子（藤セラミックス社製、３φ×３ｔ）を用
いた。比較用のＡＥセンサー６で得られた信号について
は、プリアンプ７（エヌエフ回路設計ブロック社製ＮＦ
９９１３Ｓ、利得２０ｄＢ）で増幅した後、ディジタル
オシロスコープ８に入力した。
【００１９】上記の構成において、ペンシル芯をアルミ
ニウム板１０の裏面で圧折して擬似ＡＥ波を発生させ、
擬似ＡＥ波をアルミニウム板１０の表面に取り付けられ
たＡＥセンサー５または６により受波した。
ニウム板１０の裏面で圧折して擬似ＡＥ波を発生させ、
擬似ＡＥ波をアルミニウム板１０の表面に取り付けられ
たＡＥセンサー５または６により受波した。
【００２０】ディジタルオシロスコープ８のトリガーモ
ードをシングルショットにセットして、ＡＥセンサー
５、６で得られた波形を図３、図４にそれぞれ示す。
ードをシングルショットにセットして、ＡＥセンサー
５、６で得られた波形を図３、図４にそれぞれ示す。
【００２１】本実施例のＡＥセンサー５では、圧電体１
の底面から入射した擬似ＡＥ波は、圧電体１を透過した
後、ダンピング材２に入射し、圧電体１で共振すること
なく減衰する。このため、縦波Ｐがアルミニウム板１０
の表面に到達した時刻付近では、図３に示すように、コ
ンデンサー型のＡＥセンサーで得られた波形（図５参
照）と同様な波形が得られる。つまり、擬似ＡＥ波（特
に縦波Ｐ）によるアルミニウム板１０の表面の変位を検
出することができる。しかも、本実施例のＡＥセンサー
５は圧電体１を用いているので、小型で高感度であり、
アルミニウム板１０への取り付けも容易である。
の底面から入射した擬似ＡＥ波は、圧電体１を透過した
後、ダンピング材２に入射し、圧電体１で共振すること
なく減衰する。このため、縦波Ｐがアルミニウム板１０
の表面に到達した時刻付近では、図３に示すように、コ
ンデンサー型のＡＥセンサーで得られた波形（図５参
照）と同様な波形が得られる。つまり、擬似ＡＥ波（特
に縦波Ｐ）によるアルミニウム板１０の表面の変位を検
出することができる。しかも、本実施例のＡＥセンサー
５は圧電体１を用いているので、小型で高感度であり、
アルミニウム板１０への取り付けも容易である。
【００２２】これに対し、従来の高感度型変換子を用い
た場合、図４に示すように、擬似ＡＥ波により共振が発
生するため、振動波形となり、擬似ＡＥ波によるアルミ
ニウム板１０の表面の変位を検出することができない。
た場合、図４に示すように、擬似ＡＥ波により共振が発
生するため、振動波形となり、擬似ＡＥ波によるアルミ
ニウム板１０の表面の変位を検出することができない。
【００２３】以上のように、本実施例のＡＥセンサー５
によれば、ダンピング材２を設けたので、共振が起こら
ない。したがって、被検体の表面の変位を検出すること
ができる。しかも、圧電体１を用いているので、高感度
である。このため、プリアンプ７を省略できる。
によれば、ダンピング材２を設けたので、共振が起こら
ない。したがって、被検体の表面の変位を検出すること
ができる。しかも、圧電体１を用いているので、高感度
である。このため、プリアンプ７を省略できる。
【００２４】本発明に対応するアコースティック・エミ
ッションセンサーは、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の
圧電体１と、柱状の圧電体１の底面および円錐形の窪み
の円錐面に形成された電極と、円錐形の窪みに密着して
嵌め込まれたダンピング材２からなる構成である。
ッションセンサーは、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の
圧電体１と、柱状の圧電体１の底面および円錐形の窪み
の円錐面に形成された電極と、円錐形の窪みに密着して
嵌め込まれたダンピング材２からなる構成である。
【００２５】これによれば、柱状の圧電体１の底面から
入射したＡＥ波は、圧電体１を透過した後、ダンピング
材２に入射するので、ＡＥ波は圧電体１で共振すること
なく減衰する。このため、ＡＥ波による被検体の表面の
変位を検出することができる。しかも、本実施例のＡＥ
センサー５は圧電体１を用いているので、小型で高感度
であり、被検体への取り付けも容易である。これによ
り、被検体内部の破壊の原因を解析することが可能にな
る。
入射したＡＥ波は、圧電体１を透過した後、ダンピング
材２に入射するので、ＡＥ波は圧電体１で共振すること
なく減衰する。このため、ＡＥ波による被検体の表面の
変位を検出することができる。しかも、本実施例のＡＥ
センサー５は圧電体１を用いているので、小型で高感度
であり、被検体への取り付けも容易である。これによ
り、被検体内部の破壊の原因を解析することが可能にな
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係るアコースティック・エミッ
ションセンサーは、以上のように、ほぼ円錐形の窪みを
有する柱状の圧電体と、柱状の圧電体の底面および円錐
形の窪みの円錐面に形成された電極と、円錐形の窪みに
密着して嵌め込まれており、圧電体の底面から入射した
アコースティック・エミッション波を、圧電体を透過さ
せて減衰させるダンピング材とからなるので、柱状の圧
電体の底面から入射したＡＥ波は、圧電体を透過した
後、ダンピング材に入射するので、ＡＥ波は圧電体で共
振することなく減衰する。このため、ＡＥ波による被検
体の表面の変位を検出することができる。しかも、本実
施例のＡＥセンサーは圧電体を用いているので、小型で
高感度であり、被検体への取り付けも容易であるという
効果を奏する。
ションセンサーは、以上のように、ほぼ円錐形の窪みを
有する柱状の圧電体と、柱状の圧電体の底面および円錐
形の窪みの円錐面に形成された電極と、円錐形の窪みに
密着して嵌め込まれており、圧電体の底面から入射した
アコースティック・エミッション波を、圧電体を透過さ
せて減衰させるダンピング材とからなるので、柱状の圧
電体の底面から入射したＡＥ波は、圧電体を透過した
後、ダンピング材に入射するので、ＡＥ波は圧電体で共
振することなく減衰する。このため、ＡＥ波による被検
体の表面の変位を検出することができる。しかも、本実
施例のＡＥセンサーは圧電体を用いているので、小型で
高感度であり、被検体への取り付けも容易であるという
効果を奏する。
【図１】本発明のアコースティック・エミッションセン
サーの概略の構成を示す縦断面図である。
サーの概略の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡＥセンサーの性能を確認するために用
いられた測定系の概略構成を示す説明図である。
いられた測定系の概略構成を示す説明図である。
【図３】図１のＡＥセンサーを用い、図２の測定系で得
られた波形図である。
られた波形図である。
【図４】従来の高感度変換子を用い、図２の測定系で得
られた比較用の波形図である。
られた比較用の波形図である。
【図５】従来のコンデンサー型のＡＥセンサーを用いて
得られたＡＥ信号の波形図である。
得られたＡＥ信号の波形図である。
１ 圧電体 ２ ダンピング材
Claims (1)
- 【請求項１】ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の圧電体
と、柱状の圧電体の底面および円錐形の窪みの円錐面に
形成された電極と、円錐形の窪みに密着して嵌め込まれ
ており、圧電体の底面から入射したアコースティック・
エミッション波を、圧電体を透過させて減衰させるダン
ピング材とからなるアコースティック・エミッションセ
ンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05131622A JP3141625B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | アコースティック・エミッションセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05131622A JP3141625B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | アコースティック・エミッションセンサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341976A JPH06341976A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3141625B2 true JP3141625B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=15062363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05131622A Expired - Fee Related JP3141625B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | アコースティック・エミッションセンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3141625B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4498312B2 (ja) * | 2006-05-22 | 2010-07-07 | 三菱電機株式会社 | 水位検出装置並びに設備機器 |
| DE102016109524A1 (de) * | 2015-12-30 | 2017-07-06 | Dewertokin Gmbh | Schlaf-oder Ruhemöbel und elektromotorischer Möbelantrieb für ein solches Möbel sowie Verfahren zum Bereitstellen eines Informations und/oder Warnsignals durch einen elektromotorischen Möbelantrieb |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183098U (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-06 | オムロン株式会社 | 圧電装置 |
| JP2598171B2 (ja) * | 1990-09-18 | 1997-04-09 | 積水化成品工業株式会社 | アコースティック・エミッションセンサー |
-
1993
- 1993-06-02 JP JP05131622A patent/JP3141625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06341976A (ja) | 1994-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |