JPH02236424A - 電気信号処理方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，電気信号を生成するプロセスでの変動を表す
信号特徴を認識するために電気信号を処理するための方
法及び装置に関するもので．％に，トランスデューサに
よって検出されたアコースティック・エミッシ＝３７又
は歪み波に関する。

（従来の技術） アコースティック・エミッゾヨン又は歪み波活動は作動
機械又はプロセスと関連していて，機械又はプロセスの
作動期間中に生じる摩擦又は衝撃の結果として生成され
る。

トランスデューサが検比するアコーステイ・ｌク・エミ
ッションを処理する従来の方法においては，アコーステ
ィック・エミッションは電気信号を生成する。該電気信
号はアコースティック・エミヴシコ／活動に対応してい
る。１つの方法では，該電気信号のレベル、例えば平均
レベル（ＲＭＳレベル〕が測定される。通常の状態の下
で作動している正常なコンポーネントは，比較的低いア
コースティック・エミッシコン活動に対応する比較的低
い電気信号レベルを与え．一方，通常の状態の下での不
良なコンポーネントは，比較的高いアコースティック・
エミッション活動に対応する比較的高い電気信号レベル
を与える。不良な状態の下で作動している良好なコンポ
ーネントも比較的高い電気信号レベルを与える。したが
って，この方法は一定の動作状態での使用にのみ適して
おり，動作状態に関する電気信号レベル測定を正規化す
る方法が必要とされる。例えば．回転構造からのアコー
スティック・エミッシ：Ｉ／活動が回転速度と共に増大
すると，異なる回転速度に対して正規化することが必要
である。また．この種の測定は，測定中のトランスデュ
ーサの検出感度に敏感である。

別の方法においては、電気信号のピーク・レベルの電気
信号の平均レベル（ＲＭＳレベル〕に対する比が測定さ
れる。電気信号のピーク・レベルの電気信号の平均レベ
ルとの比は，アコースティック・エミッシ３ノを生じる
原プロセスの性質又は形の変化の尺度となυ，一時的な
信号の偏位の発生の増大により，危険の発生が検出でき
る。この方法は自己正規化という利点を持っている。こ
れは，第１次近似では動作状態及び信号検出感度の変動
に左右されないからである。この方法の欠点は，電磁的
切り換え過渡電流によって生じるような不要電気雑音信
号によって測定が影響され易いことであり，電気信号の
ピーク・レベルの電気信号の平均レベルに対する比較的
大きな比を生じることがある。

更に別の方法は、所定のスレッショルド・レベルを越え
る電気信号の大きさを測定する。理想的には，長期間に
わたって見た電気信号レベルに依存して，スレッショル
ドφレベルは変動する。例えば，スレッショルド●レベ
ルは平均レベルの２倍である。この方法も自己正規化と
いう利点を有する。この方法の欠点は，単位時間当りの
一時的な信号偏位の回数が増加するにつれて，スレツシ
ョルド・レベルの変動傾向も高まることである。

この方法は，一時的な信号偏位の割合が増大するにつれ
，スレッンヨルド自レベルを越エる信号の量に対して低
減する値を与えることができる。

なぜならば，変動するスレッショルド・レベルは，連続
的なレベルの任意の上昇によって生じるレベルよりもか
なυ高く立ち上がるからである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は，従来の方法及び装置に関連する問題点を克服
し，電気信号を生成するプロセスでの変動を表す信号特
徴を認識するために電気信号を処理するための方法及び
装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） したがって、本発明は、電気信号を生成するプロセスで
の変動を表す信号特徴を認識するために該電気信号を処
理するための方法であって，該電気信号の最小値を測定
し、該電気信号の平均値を測定し，該電気信号の平均値
の最小値に対する比を決定し，該比を監視して，前記電
気信号を生成するプロセスでの変動を表す比の変動を求
める処理方法を提供する。

前記電気信号は．プロセスによって生成されるアコース
ティック・エミッション活動に対応するのがよい。

前記電気信号はアコースティック・エミッショ前記電気
信号はアコースティック・エミッシコン活動のレベルに
対応しうる。

前記電気信号はアコースティックｅエミッション活動の
レベルの累乗に対応しうる。

前記電気信号はアコースティック拳エミッション活動の
レベルの二乗に対応しうる。

また，本発明は，アコースティック●エミッションを生
成するプロセスでの変動を表す特徴を認識するためにア
コースティック●エミッションを処理するための装置で
あって，アコースティック会エミッシコンを生成する原
プロセスに音響的Ｋ結合されていて，アコースティック
●エミッシコ／を検出し，該アコースティック番エミッ
シ目ンに依存する電気信号を生成する少くとも１つのト
ランスデューサと、該電気信号の最小値を測定する手段
と，該電気信号の平均値を測定する手段と．該電気信号
の平均値の最小値に対する比を決定する手段とを具備し
，該此の変動がアコースティック自エミッシコンを生成
するプロセスでの変動を表す装置を提供する。

除算手段が前記電気信号の平均値の最小値に対する比を
測定しうる。

第１の対数増巾器手段が前記電気信号の平均値の対数を
生成し，第２の対数増巾器手段が前記電気信号の最小値
の対数を生成し，減算手段が前記電気信号の平均値の対
数から最小値の対数を差し引いて、前記電気信号の平均
値の最小値に対する比を決定するようにしてもよい。

対数増巾器手段が前記電気信号の対数を生成し，前記の
最小値を測定する手段が前記電気信号の対数の最小値を
測定し、前記の平均値を測定する手段が前記電気信号の
対数の平均値を測定し，減算手段が前記電気信号の対数
の平均値から最小値を差し引いて，前記電気信号の対数
の平均値の最小値に対する比を決定するようにしてもよ
い。

前記電気信号はアコースティック・エミッション活動の
強度に対応しうる。

前記電気信号はアコースティック・エミッシ３／活動の
レベルに対応しうる。

，前記電気信号はアコースティック・エミッシ９ン活勤
のレベルの累乗に対応しうる。

前記電気信号はアコースティック・エミッション活動の
レベルの二乗に対応しうる。

本発明を，添付図面を参照しながら例を用いて更に充分
に説明する。

（実　施　例〕 第１図に，アコースティック・エミッションを生成する
プロセスの変動を表わす特徴を処理するための装置１０
が示されている。該装置１０は，アコースティック書エ
ミッシＭ／の原プロセスと音響的に結合されたトランス
デュープ１２を含む。

トランスデューサ１２は、機械の作動，工業プロセス，
構造のその他の理由の結果としてアコースティック・エ
ミッション、歪み波又は振動が発生する機械，工業プロ
セス，その他の構造と結合される。アコースティック・
エミッションは摩擦プロセス及び衝撃の結果として普通
に発生する。トランスデューサ１２は機械，工業プロセ
ス又は構造により，又はそれらにおいて発生するアコー
スティック●エミッションを検出し，この検出されたア
コースティックーエミッションに依存する電気信号を生
成するようになされている。トランスデューサ１２は通
常はビエゾセラミック素子であるが，他の適宜の型のト
ランスデューサを用いてもよいし，１個より多くのトラ
ンスデューサを使用してもよい。

トランスデューサ１２によって生成された電気信号は増
巾器１４に供給される。増巾器１４は該電気信号を増巾
するが，所望の周波数帯を選択するためのフィルタを組
み込んでいてもよい。増巾された電気信号は該電気信号
の包絡線を取シ出す信号エンベローバ（ｅｎｖｅｌｏｐ
ｅｒ）　　１　６に供給される。

包絡線の形の電気信号は平均レベル検出器１８及び最小
レベル検出器２０に供給される。平均レベル検出器１８
は、測定期間にわたって電気信号を積分することにより
，アコースティック・エミッション活動の平均レベルに
対応する電気信号の平均レベルを測定する。最小レベル
検出器２０は，アコースティック●エミッシ口ンの最小
レベルに対応する電気信号の最小レベルを測定する。

平均レベル検出器１８で検出された電気信号の平均レベ
ル及び最小レベル検出器２０で検出された電気信号の最
小レベルは比測定器２２に供給される。比測定器２２は
，！気信号の平均レベルの電気信号の最小レベルに対す
る比を決定する。この比は．アコースティック●エミッ
ションの平均レベルのアコースティック曇エミッション
の最小レベルに対する比に対応する。比測定器２２は電
気信号の平均レベルを電気信号の最小レベルで割シ，出
力端子２４にその出力を供給する。

出力端子２４は、比を表示する表示器、又は、比が所定
の値に達したときに作動するアラームに接続され，又は
，制御装置に接続され，機械又はグロセスの動作をフィ
ードバック信号で制御して、例えば回転構造の速度を低
減したり、潤滑剤を加えたリする。

第２図及び第６図は．それぞれ少量のディストレス（　
ｄｉｓｔｒｅｓｓ　）　　と多量のディストレスとに対
する，アコースティック●エミッション又は歪み活動と
時間との関係を示すグラフである。両方の場合において
，アコースティック●エミッション活動の平均レベル及
びアコースティック●エミッシ３ンの最小レベルが示さ
れている。第２図忙は、単位時間当り比較的小数の一時
的偏位２６が示されているが、第６図には、単位時間当
り比較的多数の一時的偏位が示されている。アコーステ
ィック・エミッシコン活動の最小レベル及び対応する電
気信号レベルは両図において同一に保たれるが，アコー
スティック●エミッション活動の平均レベル及び対応す
る電気信号レベルは単位時間当りの一時的偏位の数と共
に増大する。

電気信号の包絡線及び対応するアコースティック・エミ
ッション活動は，電気信号の平均レベルの電気信号の最
小レベルに対する比によって特徴付けられ，第４図に示
すグラフで示される。滑らかな包絡線の電気信号，即ち
，比較的小数で比較的小さな一時的偏位をもつ電気信号
は１に近い比を与えるが，粗い包絡線の電気信号．即ち
、比較的多数で比較的大きい一時的偏位をもつ電気信号
は、偏位の回数と偏位のレベルとに依存して，１よりず
っと大きい比を与える。グラ▲の範囲６４は回転構造の
初期着座（　ｉｎｉｔｉａｌ　ｂｅｄｄｉｎｇ　ｉｎ）
に対応し、範囲６６は正常動作に対応し、範囲６８はデ
ィストレスの増大に対応する。

この方法は第２．第６の従来の方法の利点，即ち，機械
又は工業プロセスの動作状態即ち速度の変動又はトラン
スデューサ感度の変化によって生じるような電気信号の
全体的レベルの変動を自己補償するという利点を有する
。

この方法は、電磁的切り換え過渡現象によって大巾に影
響されることがないという利点を持つ。

こうした過渡現象は電気信号の最小レベルＫ影響せず，
測定期間にわたる電気信号レベルの積分である電気信号
の平均レベルに限界的に影響するのみだからである。

また，この方法は、所望の特徴を与えながら、単位時間
当シの極めて多数の一時的偏位に対処することができる
という利点を持つ。

また，この方法は、従来の方法に比較して、極めて容易
に実行することができるものである。

第５図には、アコースティックφエミッションを処理す
るための別の装置６０が示されている。

装置６０も、原プロセスに音響的に結合されていて原プ
ロセスによって発生されるアコースティック・エミッシ
ョンを検出し、検出されたアコースティック・エミッシ
ョン活動Ｋ依存する電気信号を生成するようになされた
トランスデューサ１２を具備する。

電気信号は増巾器６２に供給され，そこで増巾される。

増巾器６２は第１図におけるようなフィルタを含んでい
てよい。増巾された電気信号は信号エンベローバ６４に
供給され，そこで電気信号の包絡線が取り出される。

包絡線の形の電気信号は平均レベル検出器６６と最小レ
ベル検出器６８とに供給される。平均レベル検出器６６
は、測定期間にわたって電気信号を積分することによっ
てアコースティック・エミッション活動の平均レベルに
対応する電気信号の平均レベルを測定する。最小レベル
検出器６８は，アコースティック・エミッシ：１ノ活動
の最小レベルに対応する電気信号の最小レベルを測定す
る。

平均レベル検出器６６によって検出された電気信号の平
均レベル及び最小レベル検出器６８によって検出された
電気信号の最小レベルは，それぞれ対数増巾器４０．４
２に供給される。対数増巾器４０は電気信号の平均レベ
ルの対数である出力信号を生成し、対数増巾器４２は電
気信号の最小レベルの対数である出力信号を生成する。

対数増巾器４０　，４２の出力信号は比測定器４４に供
給される。比測定器４４は，１！気信号の平均レベルの
対数から電気信号の最小レベルの対数を差し引くことに
よって，電気信号の平均レベルの電気信号の最小レベル
に対する比を測定し，その結果を出力４６に供給する。

第６図には，アコースティック・エミッシ．７を処理す
るための更に別の装置５０が示されている。この装置５
０も．原プロセスに音響的に結合されて原プロセスによ
って発生されるアコースティック・エミッシジンを検出
し，検出されたアコースティック・エミッション活動に
依存する電気信号を生成するようになされたトランスデ
ューサ１２を具備する。

電気信号は対数増巾器５２に供給され、そこで増巾され
て電気信号の対数が生成される。対数増巾器５２も，第
１図におけると同じ目的でフィルタを含んでいてよい。

対数の電気信号は信号エンベローパ５４に供給される。

包絡線として取シ出された対数的電気信号は平均レベル
検出器５６及び最小レベル検出器５８に供給され，包絡
線の対数的電気信号の平均レベル及び最小レベルが測定
される。対数的電気信号の平均レベル及び最小レベルは
比測定器６０Ｋ供給され，平均電気信号レベルの最小電
気信号レベルに対する比が測定される。比測定器６０は
減算増巾器を備え、対数的電気信号の平均レベルから対
数的電気信号の最小レベルを差し引いて比の対数を求め
，その結果を出力６２に供給する。

最小値の対数を平均値の対数から差引く場合，との方法
は数学的に異なる結果を生成するけれども，信号の傾向
を検出するための実行可能な方法である。

これまでの説明はアコースティシク鳴エミッション活動
のレベルと電気信号のレベルとに関するものであったが
，電気信号がアコースティック・エミッシ３ン●レベル
，アコースティック自エミッシＪン強度、又はそれらの
平方即ち（平均アコ−　スｆイック・エミクションレヘ
ル）　．　（　ｊｌ小７コーステイック晦エミッション
レベル）ソの他の累乗に対応する，しないＫかかわらず
，本発明は，平均電気信号の最小電気信号に対する比を
測定するという概念を含むものである。

電気信号の特徴付けは線形に又は対数的に実行されうる
。

以上の説明は、アコースティック・エミッションを生成
するプロセスでの変動を表す特徴を認識するために、ア
コースティック●エミッション活動に対応して電気信号
を処理する方法に関するものである。電気信号を処理す
る方法は、他の現象又はパラメータに対応する電気信号
にも同様に適用することができる。

またソフトウエア又はコンピュータによる方法で，平均
電気信号の最小電気信号に対する比を測定することも可
能である。

平均という語は両端の値の間のどのような平均値をも意
味するものであり、例えば算術平均である。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明に係るアコースティック・エミ９ショ
ン処理装置の一実施例を示す図で委る。 第２図は，低量のディストレスに対するアコースティッ
ク働エミッシｌン・レベルと時間との関係を示すグラフ
である。 第６図は，大量のディストレスＫ対するアコースティッ
ク●エミッション●レベルと時間との関係を示すグラフ
である。 第４図は，アコースティック●エミッシ１／活動の平均
レベルの最小レベルに対する比と時間との関係を示すグ
ラフである。 第５図は．本発明に係るアコースティック・エミッショ
ン処理装置の別の実施例を示す図である。 第６図は，本発明に係るアコースティック・エミッショ
ン処理装置の更に別の実施例を示す図である。 １２：トランスデューサ １３、５４．５４　：信号エンベローパ１８．！）３、
５６　：平均レベル検出器２０．３８．５８　：最小レ
ベル検出器２２．４４，６０　　：比測定器。 図面の浄書（内容に変更なし） 茅　１ロ ＄２１Ｊ 第３回 マ一周 第４図 第５Ｉ ＄ｂ回 手 続 補 正 書（方式） 平成 ２年 ３月／７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気信号を生成するプロセスでの変動を表す信号特
   徴を認識するために該電気信号を処理するための方法で
   あって、 前記電気信号の最小値を測定するステップと、前記電気
   信号の平均値を測定するステップと、前記電気信号の平
   均値の最小値に対する比を決定するステップと、 前記比を監視して、前記電気信号を生成するプロセスで
   の変動を表す比の変動を求めるステップと、 を含む処理方法。 ２、前記電気信号が、プロセスから生成されるアコース
   ティック・エミッションに対応する請求項１記載の処理
   方法。 ３、前記電気信号がアコースティック・エミッション活
   動の強度に対応する請求項２記載の処理方法。 ４、前記電気信号がアコースティック・エミッション活
   動のレベルに対応する請求項２記載の処理方法。 ５、前記電気信号がアコースティック・エミッション活
   動のレベルの累乗に対応する請求項２記載の処理方法。 ６、前記電気信号がアコースティック・エミッション活
   動のレベルの二乗に対応する請求項５記載の処理方法。 ７、アコースティック・エミッションを生成するプロセ
   スでの変動を表す特徴を認識するためにアコースティッ
   ク・エミッションを処理するための装置において、 アコーステイック・エミッシヨンを生成する原プロセス
   に音響的に結合された少くとも１個のトランスデューサ
   であって、アコースティック・エミッションを検出し、
   アコースティック・エミッション活動に依存する電気信
   号を生成するトランスデューサと、 前記トランスデューサに電気的に接続され、前記電気信
   号の最小値を測定する手段と、 前記トランスデユーサに電気的に接続され、前記電気信
   号の平均値を測定する手段と、 前記の最小値を測定する手段及び前記の平均値を測定す
   る手段に電気的に接続され、前記電気信号の平均値の最
   小値に対する比を決定する手段と、を具備し、前記比で
   の変動が、アコースティック・エミッションを生成する
   プロセスでの変動を表す処理装置。 ８、前記電気信号の平均値の最小値に対する比を割算手
   段が決定する請求項７記載の処理装置。 ９、第１の対数増巾器手段が前記電気信号の平均値の対
   数を生成し、第２の対数増巾器手段が前記電気信号の最
   小値の対数を生成し、減算手段が前記電気信号の平均値
   の対数から前記電気信号の最小値の対数を差し引いて、
   前記電気信号の平均値の最小値に対する比を決定する請
   求項７記載の処理装置。 １０、対数増巾器手段が前記電気信号の対数を生成し、
   前記の最小値を測定する手段が前記電気信号の対数の最
   小値を測定し、前記電気信号の対数の平均値を測定する
   前記手段が前記電気信号の対数の平均値を測定し、減算
   手段が前記電気信号の対数の平均値から最小値を差し引
   いて、前記電気信号の対数の平均値の最小値に対する比
   を決定する請求項７記載の処理装置。 １１、前記電気信号がアコースティック・エミッション
   活動の強度に対応する請求項７記載の処理装置。 １２、前記電気信号がアコースティック・エミッション
   活動のレベルに対応する請求項７記載の処理装置。 １３、前記電気信号がアコースティック・エミッション
   活動のレベルの累乗に対応する請求項７記載の処理装置
   。 １４、前記電気信号がアコースティック・エミッション
   活動のレベルの二乗に対応する請求項１３記載の処理装
   置。 １５、前記の比を決定する手段が、前記比が所定値以上
   であるときに警報器を作動させる請求項７記載の処理装
   置。 １６、前記の比を決定する手段が、フィードバック信号
   を送つて機械又はプロセスを制御する請求項７記載の処
   理装置。