JPH0245801Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、振動子より振幅拡大ホーンに超音波
振動を与え、微小変位計により振幅拡大ホーンの
振幅変化を読み取り、さらに出力信号値を演算、
補正することにより常に一定量の振幅を振幅拡大
ホーンに与えた結果、同ホーンの端部に固定され
ている試験片に一定量の振幅を与えることを特徴
とする超音波疲労試験機の振幅制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

超音波疲労試験機は、その繰返し速度（15K
Hz）が速いことから通常の疲労試験機（繰返し速
度がせいぜい〜60Hz程度）に比較して高繰返し数
領域（繰返し数が10⁹〜10¹⁰回）の疲労試験が極
めて短時間に実施可能で能率的、経済的であると
いう特徴を有する。これら、従来の超音波疲労試
験においては、繰返し速度が速いために、試験片
先端の振幅測定は目盛り付きの拡大顕微鏡を使用
して目視により行なうのが最も確実とされてい
た。ところが、これでは、測定者による誤差及び
ある一定の振幅を越えると測定が非常に困難にな
るといつた不具合があつた。そこで、これらの問
題点を解決するために本発明者らは先に特願昭58
−125732号の「疲労試験機」を発明した。この先
行する発明は、試験片をはさんで対向する位置に
試験片に光を照射する光源と同光源を受光する受
光器を振幅測定の測定子として用いており、受光
器の出力から振幅値を求め、さらに受光器から求
めた振幅値を演算、補正することにより試験片に
常に一定量の振幅を与えることを特徴とする。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記の先行する発明は試験片自身の振幅変化を
読み取る方法であり、この場合試験片は、超音波
振動による加熱を防ぐために水溶液中に浸されて
いるので、測定子自身も常に水溶液環境に浸され
ている。このため測定子の寿命が非常に短かいと
言つた不具合が生じた。

そこで、本考案は、上記問題点を解決して、振
幅値が正確に測定でき、測定子の寿命の長い超音
波疲労試験機の振幅制御装置の提供を目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段」 すなわち、本考案は、超音波の発振器と該発振
器の電気的出力を受けて機械的な振動に変える振
動子と該振動子からの出力を拡大して溶液中の試
験片へ伝える振幅拡大ホーンとを有する超音波疲
労試験機において、振幅拡大ホーンの振幅量を実
測するために設けられた微小変位計と、微小変位
計からの出力を増幅する増幅回路と、増幅回路か
らの出力である振幅値と事前に設定してある設定
振幅値とを比較する振幅比較演算器と、振幅比較
演算器の出力を受けて振幅拡大ホーンの振幅値が
設定振幅値に近づくように発振器の出力を補正す
る補正器とを備えてなる超音波疲労試験機の振幅
制御装置を要旨とする。

〔作用〕

そのため、本考案は微小変位計が実測する振幅
値が正確に測定され更に振幅比較演算器と補正器
により自動的に設定振幅値へ実測振幅値を近づけ
ようと作用するので設定振幅値と正確に一致した
しかも一定の振幅に保たれた実測振幅値の超音波
疲労試験が可能となる。また、本考案は微小変位
計が溶液外の振幅拡大ホーンの振幅量を測定する
ので、微小変位計を溶液外に設けることができ、
微小変位計を腐食から防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、本考案を第１図に示す一実施例により説
明する。振幅設定器２４により初期の振幅値を設
定し、この設定振幅値に依存し超音波発振器１１
によつて発生させた超音波レベルの電流をゲイン
調整つまみ１８及びゲイン調整回路１７で調整し
た増幅回路１６により増幅し、更に二段増幅する
パワードライブ回路１９により高電圧に増幅す
る。この高電圧となつた超音波レベルの電流の波
形を波形整形回路２２により矩形波から正弦波に
整形した後、この電流を超音波振動子３に負荷し
て同超音波振動子３を振動させる。さらに、振幅
拡大ホーン２により超音波振動子３からの振幅を
拡大させ、同振幅拡大ホーンの先端に取り付けら
れている試験片１に超音波による縦振動を起こ
す。

一方、試験片へ伝わる振動振幅は、次の方法で
制御される。先ず、振幅拡大ホーン２の先端部に
取り付けられている差動トランスと指針で構成さ
れている微小変位計４をマイクロメータで較正す
る。次に微小変位計の指針を振幅拡大ホーン２の
先端部に接触させ、試験片１と振幅拡大ホーン２
との較正を行う。すなわち、振幅拡大ホーン２の
振幅量の変化を測定することにより、試験片の振
幅量をあらかじめ行つた較正試験により求めるこ
とが可能となる。微小変位計４からの出力である
電気信号は増幅回路５で増幅され、一部は、表示
値変換回路６に入力され振幅表示回路７で表示さ
れる。又一部は、振幅比較演算器１０に入力され
て設定振幅値と比較される。振幅一致回路８によ
り設定振幅値と実測振幅値とを比較した後、それ
らの大小関係によつて位相進み信号１３、位相遅
れ信号１２を振幅一致回路８の出力に付加し、又
は付加せず直接位相補正回路１４に入力されて、
振幅拡大ホーン２の振幅を補正する。第２図に位
相（発振周波数）と実測振幅値との関係を示す
が、これらは最大共振点の発振周波数maxを頂
点とする凸状の関係にある。共振点調整回路１５
により動作周波数₀を最大共振点の発振周波数
max以下に調整する。振幅値を実測したとこ
ろ、設定振幅値が実測振幅値よりも大きい場合、
位相進み信号１３により発振周波数を大きくすれ
ば第２図の₁に示すとおり実測振幅値がμ1に増加
する。逆に、振幅値が実測振幅値よりも小さい場
合、位相遅れ信号１２により発振周波数を小さく
すれば第２図の_-1に示すとおり実測振幅値がμ_-1
に減少する。従つて、前記の構成とすれば自動的
に常に設定振幅値と同一の一定の振幅を振幅拡大
ホーン２に加えることができる。さらにその結果
振幅拡大ホーン２の端部に取り付けられた試験片
１に一定の振幅を与えることができる。又、本実
施例には、波形整形回路２２の前に破断停止回路
２０及び停止レベル調整器２１が備えてあるが、
試験片１が破断した場合には破断停止回路２０内
のインピーダンス変化検出器が試験片１の破断に
よる固有振動数の変化すなわち振動振幅の変化に
よつて生じる超音波電流のインピーダンス変化を
検知し、疲労試験機を停止させる。

〔考案の効果〕

上述のとおり本考案は、設定振幅値に対応する
正確な振幅を試験片にあたえることができる上、
機器の寿命を長く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す回路図、第
２図は、周波数と実測振幅値との関係を示すグラ
フである。 １……試験片、２……振幅拡大ホーン、３……
超音波振動子、４……微小変位計、５……増幅回
路、６……表示値変換回路、７……振幅表示回
路、８……振幅一致回路、９……振幅設定回路、
１０……振幅比較演算器、１１……超音波発振
器、１２……位相遅れ信号、１３……位相進み信
号、１４……位相補正回路、１５……共振点調整
回路、１６……増幅回路、１７……ゲイン調整回
路、１８……ゲイン調整、１９……パワードライ
ブ回路、２０……破断停止回路、２１……停止レ
ベル調整、２２……波形整形回路、２３……水溶
液。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波の発振器と、該発振器の電気的出力を受
   けて機械的な振動に変える振動子と、該振動子か
   らの出力を拡大して溶液中の試験片へ伝える振幅
   拡大ホーンとを有する超音波疲労試験機におい
   て、上記振幅拡大ホーンの振幅量を実測する微小
   変位計と、該微小変位計からの出力を増幅する増
   幅回路と、該増幅回路からの出力である振幅値
   と、事前に設定してある設定振幅値とを比較する
   振幅比較演算器と、該振幅比較演算器の出力を受
   けて振幅拡大ホーンの振幅値が設定振幅値に近づ
   くように発振器の出力を補正する補正器とを備え
   てなる超音波疲労試験機の振幅制御装置。