JP5840084B2 - Ae位置標定装置及び方法 - Google Patents
Ae位置標定装置及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5840084B2 JP5840084B2 JP2012150274A JP2012150274A JP5840084B2 JP 5840084 B2 JP5840084 B2 JP 5840084B2 JP 2012150274 A JP2012150274 A JP 2012150274A JP 2012150274 A JP2012150274 A JP 2012150274A JP 5840084 B2 JP5840084 B2 JP 5840084B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tank
- sensor
- sensors
- wave
- wall
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
センサ設置範囲のタンク外壁に4以上のAEセンサを取り付け、
予め外殻を伝播するAE波が所定の閾値以下まで減衰する減衰距離Lを求め、
内角(π―L/r)ラジアン内に位置する4以上のAEセンサを用いて、これらの4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの監視範囲で発生し液中伝播するAE波を検出し、
最初に検出したAEセンサの検出時刻と残りのAEセンサの検出時刻との検出時間差からAE波の発生位置の三次元位置標定を行うことにより内角(π―L/r)ラジアン内に位置する4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの前記監視範囲の位置標定を行う、ことを特徴とするAE位置標定方法が提供される。
センサ設置範囲のタンク外壁に取り付けられた4以上のAEセンサと、
監視範囲で発生しAEセンサで検出された液中伝播するAE波の検出時刻をそれぞれ記憶する記憶装置と、
最初に検出したAEセンサの検出時刻と残りのAEセンサの検出時刻との検出時間差からAE波の発生位置の三次元位置標定を行う演算装置と、を備え、
予め求められた外殻を伝播するAE波が所定の閾値以下まで減衰する減衰距離をLとするときに、
前記4以上のAEセンサは、内角(π―L/r)ラジアン内に位置し、
前記演算装置は、内角(π―L/r)ラジアン内に位置する前記4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの監視範囲の位置標定を行う、ことを特徴とするAE位置標定装置が提供される。
ここで、X,Xi,Xjはベクトル位置であり、Xは音源位置(x,y,z)、Xjは最初に受信したセンサの位置(xj,yj,zj)、Xiはi番目に受信したセンサの位置(xi,yi,zi)、Vは試験体中の音速である。
ここで未知数は、音源位置X(x,y,z)であるので、3以上の式があれば、数値的解法を用いて音源位置を求めることができる。すなわち、最初に受信するAEセンサを含めて、4以上のAEセンサを用いることでAE波の発生位置(音源位置)を三次元的に得ることができる。
また、従来のCFRPなど複合材タンクのAEによる位置標定には外殻を伝播するAE波を用いているが(非特許文献5)、この場合にはAE波の減衰が大きく、また音速異方性があるために正確な位置標定が困難である。しかし、本発明の方法と装置によれば液中を伝播するAE波を用いており、液中のAE波の減衰は小さく、かつ音速異方性もないので遠方に音源位置が存在しても正確にAE波の発生位置の三次元位置標定が可能になる。
この図において、1は複合材タンクであり、複合材タンク1のタンク外壁1aに、監視範囲Aとこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲Bを予め画定する。
4以上のAEセンサ12は、センサ設置範囲Bのタンク外壁1aに取り付けられている。
記憶装置14は、4以上のAEセンサ12と信号線で接続されており、監視範囲Aで発生しAEセンサ12で検出された液中伝播するAE波3の検出時刻をそれぞれ記憶する。
演算装置16は、記憶装置14と信号線で接続されており、最初に検出したAEセンサ12の検出時刻と残りのAEセンサ12の検出時刻との検出時間差からAE波3の発生位置の三次元位置標定を行う。
複合材タンク1は、内部に液体2を充填している。この液体2は、圧力を上昇又は下降させる耐圧試験時あるいは加圧による破壊試験時に使用される淡水であってもよく、また液体天然ガス(LNG)や液体水素などの加圧された常時貯蔵物であってもよい。複合材タンク1の形状は、この例では球形であるが、円筒形、その他の形状であってもよい。
タンク外壁1aの形状は、好ましくは断面が円形の球形又は円筒形であるが、その他の形状であってもよい。
AEセンサ12の数は、好ましくは6以上であるが、4以上であれば5以下でもよい。
複数のAEセンサ12の間隔Lijは、好ましくは均等であるが、相違してもよい。
DC=2J1(m)/m・・・(2)
ここで、J1(m):ベッセル関数、m=k・a・sinφ、k=2π/λ、a=D/2、φ:注目する方向の音軸である。
液中のAE波3の減衰は小さく無視できると考えると、監視範囲Aで発生する音源位置aからの液中伝播のAE波3を1〜0.3の範囲で均一に受信する条件は、次式(4)となる。
λ/D>(π/2.78)・sin((α+β)/4)・・・(4)
このときのタンク外壁1aの音速をV1とすると伝播時間は、(π―((α+β)/2))r/V1・・・(5)で表され、液中を伝播する伝播時間は、液中の音速をV2として、2rcosθ/V2・・・(6)で表される。
この実施例では、疑似AE送信器5としてランジュバン振動子を用いた疑似AE伝播試験により、AE波3の伝播経路の確認を行った。
この実施例には、AEセンサ12として、95kHz以上、850kHz以下の広域範囲でAE波3を検出可能な第1圧電センサを用いた。
以下、245°位置のAEセンサ12を「245°センサ」、315°位置のAEセンサ12を「315°センサ」と呼ぶ。ランジュバン振動子から245°センサと315°センサまでのタンク外壁1aを伝播する距離は、それぞれ約170mm、約353mmである。
なお、板波減衰距離L1は、複合材タンク1の大きさ、形状、タンク外壁1aの材質、液体2の温度、圧力により変動すると考えられる。従って、板波減衰距離L1は、予備試験等により予め設定するのがよい。
従って、タンク外壁1aを伝播する板波の伝播速度(音速)はAE波3の広域周波数に依存するため一定ではないが、液中波の液中伝播速度(例えば約1500m/s)よりも高速であることがわかる。
タンク外壁1aの上端と下端の断面円状の周囲に8個のセンサを配置して位置標定を検討した。上段の円周上には、θが22.5度、112.5度、202.5度、292.5度の90度間隔にAE1、AE3、AE5、AE7のAEセンサ12を配置した。一方、下段の円周上には、67.5度(−292.5度)、157.5度(−202.5度)、247.5度(−112.5度)、337.5度(−22.5度)の90度間隔にAE2、AE4、AE6、AE8のAEセンサ12を配置した。
AEセンサ12として、95kHz以上、850kHz以下の広域範囲でAE波3を検出可能な圧電センサを用いた。
図6(A)は、全てのAEセンサ12を用いて位置標定した結果である。最初にAE波3を受信する疑似AE送信器5に最も近いAE5のセンサ位置に位置標定されており、AE波3が実際に送信された疑似AE送信器5の位置とは異なった位置に位置標定されている。
図6(B)は、疑似AE送信器5と反対側にあるAE1、AE7、AE2、AE8のAEセンサ12を用いて位置標定した結果である。この図からAE波3が実際に送信された疑似AE送信器5の位置とほぼ一致した標定結果が得られ、タンク外壁1aを伝播するAE波3が減衰する位置のAEセンサ12で位置標定することが必要であることがわかる。
複数のAEセンサ12は、複合材タンク1の円形断面の外周に取り付けられている。
次いで、内角(π―L/r)ラジアン内に位置する4以上のAEセンサ12(ここでは12A〜12D)を用いて、中心Oを挟んで対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの範囲の位置標定を行う。同時に、12DのAEセンサ12とそれに隣接する4以上の内角(π―L/r)ラジアンの範囲のAEセンサ12で、中心Oに対して対称位置の範囲の位置標定を行う。これを順次繰り返すことで、タンク外壁全体の位置標定が可能になる。
また、図にはAEセンサ12を円周上に一列に配置しているが、一列でなく、奥行きのあるエリア内に分散していてよい。
この例で球形の複合材タンク1のタンク外壁1aに接する立方体6を想定し、立方体6の頂点に当たる位置に8個のAEセンサ12を配置している。この図では、更に、立方体6の頂点に当たる4つのAEセンサ12の中央にそれぞれ1つずつ計6個のAEセンサ12を追加して示している。ここで、立方体6を構成する一つの平面6a側のAEセンサ12を用いて反対側の面6b側の位置標定を行う。それぞれの相対する側の位置標定を繰り返して、立方体全体の位置標定を行う。
5 疑似AE送信器、6 立方体、6a、6b 平面、
12 AEセンサ、14 記憶装置、16 演算装置
Claims (6)
- 半径の長さがrである円形の断面を有する複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
センサ設置範囲のタンク外壁に4以上のAEセンサを取り付け、
予め外殻を伝播するAE波が所定の閾値以下まで減衰する減衰距離Lを求め、
内角(π―L/r)ラジアン内に位置する4以上のAEセンサを用いて、これらの4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの監視範囲で発生し液中伝播するAE波を検出し、
最初に検出したAEセンサの検出時刻と残りのAEセンサの検出時刻との検出時間差からAE波の発生位置の三次元位置標定を行うことにより内角(π―L/r)ラジアン内に位置する4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの前記監視範囲の位置標定を行う、ことを特徴とするAE位置標定方法。 - 複合材タンクは、タンク外壁を伝わるAE信号の減衰が大きな材料からなる、ことを特徴とする請求項1に記載のAE位置標定方法。
- 監視範囲は、複合材タンクのタンク外壁全体であり、
タンク外壁全体に複数のAEセンサを配置し、隣接する4以上のAEセンサで、該隣接する4以上のAEセンサが配置されているセンサ設置範囲に対してタンク中心に対する対称位置となる監視範囲を順次対象として、タンク外壁全体の三次元位置標定を行う、ことを特徴とする請求項1に記載のAE位置標定方法。 - 前記AEセンサがもつ圧電素子の直径が「D」、前記センサ設置範囲の内角が「α」、かつ前記監視範囲の内角が「β」であるときに、
規定の感度より10dB高めた感度のAE波が閾値を下回る減衰距離Lを求め、かつ、センサにλ/D>(π/2.78)・sin((α+β)/4)の条件を満たすセンサを用いる、ことを特徴とする請求項1に記載のAE位置標定方法。 - 球形の複合材タンクのタンク外壁に接する立方体の各頂点とその間に8以上のAEセンサを配置し、立方体を構成する一つの平面側のAEセンサを用いて反対側の面側の位置標定を行い、各平面での計測を繰り返してタンク外壁全体の三次元位置標定を行う、ことを特徴とする請求項3に記載のAE位置標定方法。
- 半径の長さがrである円形の断面を有する複合材タンクのタンク外壁に、監視範囲とこれに対しタンク中心に対して対向するセンサ設置範囲を画定し、
センサ設置範囲のタンク外壁に取り付けられた4以上のAEセンサと、
監視範囲で発生しAEセンサで検出された液中伝播するAE波の検出時刻をそれぞれ記憶する記憶装置と、
最初に検出したAEセンサの検出時刻と残りのAEセンサの検出時刻との検出時間差からAE波の発生位置の三次元位置標定を行う演算装置と、を備え、
予め求められた外殻を伝播するAE波が所定の閾値以下まで減衰する減衰距離をLとするときに、
前記4以上のAEセンサは、内角(π―L/r)ラジアン内に位置し、
前記演算装置は、内角(π―L/r)ラジアン内に位置する前記4以上のAEセンサに対して中心点を挟んだ対称位置の内角(π―L/r)ラジアンの監視範囲の位置標定を行う、ことを特徴とするAE位置標定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012150274A JP5840084B2 (ja) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ae位置標定装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012150274A JP5840084B2 (ja) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ae位置標定装置及び方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014013172A JP2014013172A (ja) | 2014-01-23 |
JP5840084B2 true JP5840084B2 (ja) | 2016-01-06 |
Family
ID=50108931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012150274A Active JP5840084B2 (ja) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Ae位置標定装置及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5840084B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015169596A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 日本電気株式会社 | 探知システム、監視装置およびその制御方法 |
US10302600B2 (en) | 2016-01-19 | 2019-05-28 | Northrop Grumman Innovation Systems, Inc. | Inspection devices and related systems and methods |
JP6368040B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2018-08-01 | 株式会社東芝 | 構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法 |
CN106546663B (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-03 | 杭州市特种设备检测研究院 | 多层包扎式容器装配质量的声发射检测方法 |
CN111239256B (zh) * | 2020-03-16 | 2021-10-08 | 吉林大学 | 适用于三维结构的声发射源定位方法 |
CN111398433B (zh) * | 2020-04-17 | 2020-12-25 | 中南大学 | 一种基于线性加权最小二乘法的声发射源定位方法及系统 |
JP2022076230A (ja) | 2020-11-09 | 2022-05-19 | 株式会社東芝 | 計測方法及び計測装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4009463A (en) * | 1975-03-13 | 1977-02-22 | Westinghouse Electric Corporation | Acoustic emission monitoring system |
US4577487A (en) * | 1984-12-14 | 1986-03-25 | Dooley John G | Pressure vessel testing |
JP2003066015A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-03-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | アコーステックエミッション法における信号処理方法 |
JP5158723B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2013-03-06 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 高圧タンクの損傷検知方法、及びそのための装置 |
JP5371298B2 (ja) * | 2008-07-04 | 2013-12-18 | 本田技研工業株式会社 | 圧力タンク及び圧力タンクにおける内部欠陥検出方法 |
-
2012
- 2012-07-04 JP JP2012150274A patent/JP5840084B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014013172A (ja) | 2014-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5840084B2 (ja) | Ae位置標定装置及び方法 | |
CN106441507B (zh) | 在圆柱形容器中进行非侵入且连续液位测量的系统和方法 | |
US20100217544A1 (en) | Systems and methods for the inspection of structures having unknown properties | |
Li et al. | Propagation of guided waves in pressure vessel | |
US7533578B2 (en) | Triangulation with co-located sensors | |
CN109307568B (zh) | 焊接残余应力的无损检测方法及采用该方法的探头 | |
US20170268950A1 (en) | An apparatus and method for measuring the pressure inside a pipe or container | |
JPH07318336A (ja) | パイプラインを超音波で検査するための方法及び装置 | |
US20180031525A1 (en) | Shear wave sensors for acoustic emission and hybrid guided wave testing | |
US11226246B2 (en) | Non-destructive detecting device for component residual stress gradient | |
US20160363436A1 (en) | Fiber optic shape sensing technology for encoding of nde exams | |
EP3223011B1 (en) | Ultrasonic inspection system | |
CN103977949A (zh) | 一种柔性梳状导波相控阵换能器 | |
KR20180025985A (ko) | 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치 | |
JP2019504311A (ja) | 亀裂測定装置及び方法 | |
Dubuc et al. | Effect of pressurization on helical guided wave energy velocity in fluid-filled pipes | |
CN108613644A (zh) | 一种极端环境下壁厚减薄测量的超声探头 | |
BR112017018094B1 (pt) | Aparelho para inspeção de uma tubulação e método para testar a parede de uma tubulação | |
CN103990592A (zh) | 一种适用于曲面板管类零件检测的柔性梳状导波换能器 | |
KR20180094339A (ko) | 초음파 탐촉자 검사 장치 | |
Guo et al. | Water Level Sensing in a Steel Vessel Using A0 and Quasi‐Scholte Waves | |
WO2013114752A1 (ja) | 液面レベル計測装置及び方法 | |
JP5921301B2 (ja) | Frp製タンクのae発生位置標定装置及び方法 | |
JP6458167B2 (ja) | 超音波を用いた配管厚さ測定装置及びその方法 | |
An et al. | Non destructive testing of FRP tank by using phased array ultrasonic testing's C-Scan |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140416 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151009 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5840084 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |