JP5856753B2 - ひび割れ深さ測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Description
1a パルスレーザー光
2 第一検出用レーザー装置
2a 参照光
2b 信号光
3 第二検出用レーザー装置
3a 参照光
3b 信号光
4 ビームスプリッター
5 ダイナミックホログラム結晶
6 干渉光
7 検出器
8 測定信号
9 基準信号
10 演算装置
R 表面波
P 縦波
Δt 時間差
r 信号減衰比
VR、VP 表面波、縦波の伝播速度
lR、lP 表面波、縦波の信号減衰係数
S 構造体
Claims (9)
- 構造体(S)の表面を照射加熱する加熱用レーザー装置(1)と、
前記照射加熱に伴って構造体(S)に発生した弾性波を前記照射加熱の位置から所定距離だけ離れた検出位置で検出する第一検出用レーザー装置(2)と、
前記検出位置において前記第一検出用レーザー装置(2)によって検出された測定信号(8)と、前記構造体(S)と同じ強度の材料からなる構造体(S)のひび割れの無い部分において、前記加熱用レーザー装置(1)による前記照射加熱の位置から前記所定距離に相当する距離だけ離れた位置で測定した基準信号(9)とを比較してひび割れ(C)の深さを導出する演算装置(10)と、
から構成され、前記演算装置(10)によって、前記測定信号(8)及び前記基準信号(9)が前記照射加熱の位置から前記検出位置まで弾性波が伝播する伝播時間の時間差(Δt)、及び、前記検出位置における前記基準信号(9)に対する測定信号(8)の信号減衰比(r)を算出して、前記ひび割れ(C)の深さを導出するようにし、
前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで前記弾性波のうち表面波(R)成分として、前記ひび割れ先端部から前記ひび割れ(C)の第一検出用レーザー装置(2)側の開口部まで前記弾性波のうち縦波(P)成分として、前記開口部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで前記表面波(R)成分として、それぞれの波成分に固有の伝播速度(VR、VP)及び信号減衰係数(lR、lP)をもって伝播する表面波伝播モデルに基づいて前記演算装置(10)による演算がなされ、伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内に収まる場合に、前記ひび割れ深さの導出値を第一確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした、ひび割れ深さ測定装置。 - 前記照射加熱の位置から前記所定距離だけ離れた位置まで、前記ひび割れ(C)の無い部分を通って弾性波が伝播する際の前記基準信号(9)の伝播時間及び信号強度の減衰が、強度の異なる素材からなる構造体(S)について予めデータベース化され、このデータベースが前記演算装置(10)に記録されており、この記録されたデータベースを用いて前記比較がなされる請求項1に記載のひび割れ深さ測定装置。
- 前記照射加熱の位置から前記所定距離だけ離れた位置まで、前記ひび割れ(C)の無い部分を通って弾性波が伝播する際の前記基準信号(9)の信号強度を測定する第二検出用レーザー装置(3)を設けた請求項1に記載のひび割れ深さ測定装置。
- 前記第一検出用レーザー装置(2)による前記測定信号(8)の検出位置と、前記第二検出用レーザー装置(3)による前記基準信号(9)の検出位置が、前記加熱用レーザー装置(1)による照射加熱の位置を中心として対称となるように各レーザー装置(1、2、3)が設けられている請求項3に記載のひび割れ深さ測定装置。
- 構造体(S)の表面を照射加熱する加熱用レーザー装置(1)と、
前記照射加熱に伴って構造体(S)に発生した弾性波を前記照射加熱の位置から所定距離だけ離れた検出位置で検出する第一検出用レーザー装置(2)と、
前記検出位置において前記第一検出用レーザー装置(2)によって検出された測定信号(8)と、前記構造体(S)と同じ強度の材料からなり、ひび割れ深さが既知の基準構造体を用いて、前記加熱用レーザー装置(1)による前記照射加熱の位置から前記所定距離だけ離れた位置で測定し、予めデータベース化した基準信号(9)とを比較してひび割れ(C)の深さを導出する演算装置(10)と、
から構成され、前記演算装置(10)によって、前記測定信号(8)及び前記基準信号(9)が前記照射加熱の位置から前記検出位置まで弾性波が伝播する伝播時間の時間差(Δt)、及び、前記検出位置における前記基準信号(9)に対する測定信号(8)の信号減衰比(r)を算出して、前記ひび割れの深さを導出するようにし、
前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで前記弾性波のうち表面波(R)成分として、前記ひび割れ先端部から前記ひび割れ(C)の第一検出用レーザー装置(2)側の開口部まで前記弾性波のうち縦波(P)成分として、前記開口部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで前記表面波(R)成分として、それぞれの波成分に固有の伝播速度(VR、VP)及び信号減衰係数(lR、lP)をもって伝播する表面波伝播モデルに基づいて前記演算装置(10)による演算がなされ、伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内に収まる場合に、前記ひび割れ深さの導出値を第一確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした、ひび割れ深さ測定装置。 - 前記伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内から外れる場合に、前記第一確定導出値を採用せず、前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで、及び、ひび割れ(C)先端部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで、いずれも前記弾性波のうち縦波(P)として、この縦波(P)に固有の伝播速度(VP)及び信号減衰係数(lP)をもって伝播する縦波伝播モデルに基づいて前記演算装置(10)による演算がなされ、伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さのうちいずれか一方を第二確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした請求項1又は5に記載のひび割れ深さ測定装置。
- 加熱用レーザー装置(1)で構造体(S)の表面を照射加熱し、この照射加熱によって構造体(S)に生じた弾性波を前記照射加熱の位置から所定距離だけ離れた検出位置において第一検出用レーザー装置(2)で検出された測定信号(8)を、演算装置(10)内のデータベースに記録された前記構造体(S)と同じ強度の素材からなる構造体(S)のひび割れ(C)の無い部分において測定した基準信号(9)と比較して、ひび割れ(C)の深さを測定し、
前記演算装置(10)における比較が、前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで前記弾性波のうち表面波(R)成分として、前記ひび割れ(C)先端部から前記ひび割れ(C)の第一検出用レーザー装置(2)側の開口部まで前記弾性波のうち縦波(P)成分として、前記開口部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで前記表面波(R)成分として、それぞれの波成分に固有の伝播速度(VR、VP)及び信号減衰係数(lR、lP)をもって伝播する表面波伝播モデルに基づいて行われ、前記測定信号(8)及び前記基準信号(9)が前記照射加熱の位置から前記検出位置まで弾性波が伝播する伝播時間の時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内に収まる場合に、前記ひび割れ深さの導出値のうちいずれか一方を第一確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした、ひび割れ深さ測定方法。 - 加熱用レーザー装置(1)で構造体(S)の表面を照射加熱し、この照射加熱によって構造体(S)に生じた弾性波を前記照射加熱の位置から所定距離だけ離れた検出位置において第一検出用レーザー装置(2)で検出するとともに、前記照射加熱の位置から前記所定距離だけ離れた位置において、ひび割れ(C)の無い部分を通って伝播した弾性波を第二検出用レーザー装置(3)で検出し、演算装置(10)で前記第一検出用レーザー装置(2)で検出された測定信号(8)を、前記第二検出用レーザー装置(3)で検出された基準信号(9)と比較してひび割れ(C)の深さを測定し、
前記演算装置(10)における比較が、前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで前記弾性波のうち表面波(R)成分として、前記ひび割れ(C)先端部から前記ひび割れ(C)の第一検出用レーザー装置(2)側の開口部まで前記弾性波のうち縦波(P)成分として、前記開口部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで前記表面波(R)成分として、それぞれの波成分に固有の伝播速度(VR、VP)及び信号減衰係数(lR、lP)をもって伝播する表面波伝播モデルに基づいて行われ、前記測定信号(8)及び前記基準信号(9)が前記照射加熱の位置から前記検出位置まで弾性波が伝播する伝播時間の時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内に収まる場合に、前記ひび割れ深さの導出値のうちいずれか一方を第一確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした、ひび割れ深さ測定方法。 - 前記伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さが、予め決めた誤差範囲内から外れる場合に、前記第一確定導出値を採用せず、前記弾性波が、前記照射加熱の位置からひび割れ(C)先端部まで、及び、ひび割れ(C)先端部から前記第一検出用レーザー装置(2)による検出位置まで、いずれも前記弾性波のうち縦波(P)として、この縦波(P)に固有の伝播速度(VP)及び信号減衰係数(lP)をもって伝播する縦波伝播モデルに基づいて前記演算装置(10)による演算がなされ、伝播時間の前記時間差(Δt)に基づいて導出したひび割れ深さと、前記測定信号(8)及び基準信号(9)の信号減衰比(r)から導出したひび割れ深さのうちいずれか一方を第二確定導出値としてひび割れ深さを確定するようにした請求項7又は8に記載のひび割れ深さ測定方法。
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