JPH02501955A - 広がりのあるシェルの状態のホニタ方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 広がりのあるシェルの状態のモニタ方法技術分野 本発明はモニタ及び測定技術に関し、より詳細には、広がりのあるシェルの状態 のモニタ方法に関する。

本発明によりモニタされる広がりのあるシェルとは、永久構造の屋根、機械、自 動車、航空機及び船舶のケーシング、水力発電用のダム、アンテナ及び電波望遠 鏡の表面、坑道や移植可能な人工臓器の表面であり得る。

背景技術 広がりのある円筒状のシェル、例えば沖合の穴あけ装置におけるマリンライザ（ ｎ＋ａｒｉｎｅ　ｒｉｓｅｒ）（八ＥＧ：　Ｔｅ１ｅｆｕｎｋｅｎ、　ＢＲＤ。

“Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　０ｆｆｓｈ ｏｒｅ　Ｉｎ５ｔａｌｌａｔｉｏｎｓ、”Ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ 　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ＋　１９８（Ｌｌｏ　ｐ 、）、の状態をモニタする方法が知られている。

この知られている方法は、このシェルの状態を表している、モニタされるパラメ ータ、例えば、広がりのあるシェルの表面の幾何学的形状、の変化に応答する感 知要素を選択する段階、モニタされたパラメータの変化に関する情報を伝播する 波動エネルギーの伝達の延長線を与える段階、選択れた応答要素と波動エネルギ ーの伝達の延長線とのマツチングをとる段階、マツチした応答要素と、モニタさ れるパラメータがそれに沿って変化すると予想される特定の走行座標の監視して いる長手方向のゾーンにおける波動エネルギーの伝達の延長線とを位置付ける段 階、波動エネルギーの伝達の延長線の入力に、時間的に変調された基準信号−こ の場合この基準信号は広がりのあるシェルの状態を表すモニタされたパラメータ の変化に従ってこの延長線に沿った伝播において変化し得るものである−を形成 し且つ供給する段階、波動エネルギーの伝達の延長線の出力において変化した基 準信号のパラメータを測定する段階、及びそれに沿ってモニタされたパラメータ が変化する特定の座標に沿って広がりのあるシェルの状態の機械的特性を決定す るために、変化した基準信号の測定されたパラメータを採用する段階、を含んで いる。　ＡＥＧ　−Ｔｅｌｅｆｕｎｋｅｎの方法のこれらの基本的段階は、次の ようにして特別に実施される。

この知られた方法においては、広がりのあるシェル−マリンライザーの状態を表 すモニタされたパラメータとは、垂直線からのマリンライザの軸の偏角と、ライ ザの最上部及び最下部の水平面におけるねじれ角である。従って、応答要素の選 択は、上記の角度の変化に応答する特別設計のセンサ、例えば慣性式の傾角針及 び磁気コンパス、を設けることにより実現される。次いで、波動エネルギーの伝 達の延長線は、ポリエチレンで保護された外装を有するシールド電気ケーブルの 形で提供される０選択されたセンサとケーブルとのマツチングは、その間の誘導 性結合を提供することにより行われる。

マツチしたセンサとケーブルはマリンライザの軸の長手方向の表面に確保される 。３次元空間の中の縦方向の軸の幾何学的形状に関する充分なデータを得る為に 、縦線からの軸の変位を検出するセンサがマリンライザの表面上の２つの直交母 線に沿って配置され確保される。ついで、周波数４００Ｈｚで時間的に変化する 基準電気信号がケーブルの入力に供給される。ケーブルに沿った伝播の間、基準 信号は誘導性結合を介して電力をセンサに供給し、センサから、４００Ｈｚの搬 送波周波数より実質的に高い周波数の角度に関する情報を収集する。変換された 基準電気信号のパラメータはケーブルの出力で測定され、こうして得られた情報 はデコードされ、そして垂直線からのライザの縦軸のねじれ及び変位の角度に関 するデータが、ライザの状態の機械的又は物理的特性を決定するために、採用さ れる。こうして得られた特性は、疑う余地もなく、マリンライザの緊張した／変 形した状態と、力学的な位置付けのための２つの端点の空間における相対的位置 とを決定する。

広がりのある円筒形のシェルの状態をモニタするこの知られた方法の本質的な限 界的特徴は、次の通りである。

この方法は、波動エネルギーの伝播の延長線の情報容量が限られていること、及 び情報伝達の信幀性が線の長さの増大とこれに対応して増大するこの線における 擾乱と電圧ロスのレベルにより重大な影響を受けることについてなにも語らない ことを考慮すると、高解像度でモニタされる物体からかなりの距離にあるモニタ 用の広がりのあるシェルには不適切である。角度又は変位センサの形式の不連続 に配置可能な応答要素の採用は、原理的に、モニタされるパラメータの分布の連 続的な測定を可能とせず、特定の座標に沿って分散して得られた測定値からパラ メータのおよその分布、例えば垂直線からのマリンライザの表面の変位角、を得 ることができるだけである。従って、原理的には、空間的にも時間的にも連続で あるシェルの機械的特性をモニタすることは不可能であり、不可避的に近似誤差 を生ずる。さらに、全体としてのモニタの誤差はセンサ自体のかなりの誤差に影 響される。電気−機械的方法、即ち、誘導性結合及び応答要素を線に対して特別 の方法で確保すること、による、応答要素と波動エネルギーの伝播の延長線との マツチングには、含まれる異なる種類のセンサを用いて、水面下の特別に製造さ れた高価な電子的ハードウェアの使用によりこれらのセンサによる複雑な検査過 程を必要とし、全体的に信幀性に欠ける。

更に、垂直線からのマリンライザの表面の母線の偏角のセンサの採用はダイナミ ック測定レンジに実質的な制限を加え、これはマリンライザの相当の変形におけ るそれらの表面のモニタを可能としない。異なる種類の広がりのあるシェルをモ ニタするために上述した形式の１つ且つ同一の方法を使用することが不可能であ るか、さもなければセンサの数を増やすことなしにモニタ及び測定の解像度を増 大することができない。

本発明の技術的本質による最も近い従来技術は、引き延ばされた物体であってや はり広がりのあるシェルであり得るものの状態をモニタする方法であり（ＰＣＴ ／ＳＯ／８８１０００８２）　、物理的な場の知られている空間及び時間に関連 したパターンを有するモードの形態で、その中の信号の伝播を保証する波動エネ ルギーの伝播の延長線を選択する段階、波動エネルギーの伝播のための選択され た線を、特定の走行座標Ｓに沿って、広がりのあるシェルの表面上に配置する段 階、波動エネルギーの伝播のための延長線の中に、少なくとも１つの基準チャネ ルと少なくとも１つの測定チャネルとであって、゛これらのチャネルの各々にモ ードの位相速度の既知の減速値を有しているものを規定する段階、シェルの状態 を表す、広がりのあるシェルの表面の変化する幾何学的形状に従って基準チャネ ル内の信号の伝播の通路において変化する信号を測定チャネルに形成するために 、広がりのあるシェルの表面の変化する幾何学的形状にしたがって、少なくとも １つの基準チャネルと少なくとも１つの測定チャネルとのモードの場の波動エネ ルギーの伝播の延長線の長手方向の方向性相互作用を与える段階、物理的な場に おける振動の形態で時間的に変調された基準信号を整形し、これらの振動を所定 の空間及び時間に関係したモードの場のパターンに変換する段階、波動エネルギ ーの伝播の延長線の少なくとも１つの基準チャネルと少なくとも１つの測定チャ ネルのそれぞれの出力におけるモードの場を、排他的な時間依存の電気信号に変 換する段階、基準チャネルの出力において電気信号の振幅を抽出する段階、基準 チャネルの出力における電気信号の振幅値に逆比例して、測定チャネルの出力に おける電気信号を増幅する段階、波動エネルギーの伝播の延長線の基準及び測定 チャネルのモードのそれぞれの位相速度の減速値間の差の値に関係する、モニタ リングの走行時間と波動エネルギーの伝播の延長線の長手方向の特定走行座標の 値の測定値とに対して、線型スケールの変換を採用する段階、及び広がりのある シェルの表面の幾何学的形状を決定する段階を含んでいる。

広がりのあるシェルの状態をモニタする最後に記述した方法は、本発明の最も近 い従来技術であるが、いくつかの制限を有している。

従来技術のこの方法においては、波動エネルギーの伝播の延長線、例えば曲線を 描くパイプライン、が広がりのあるシェルの表面に配置されているので、広がり のあるシェルの表面の幾何学的形状、ひいては緊張した及び／又は変形した状態 、の明瞭な決定のための、広がりのあるシェルの表面の積分特性の要素に関する 検出とこれらの特性の後続する複合との欠如を考慮すると、広がりのあるシェル の表面の幾何学的形状のモニタの精度の向上は望めない。

発明の開示 本発明の目的は、要素毎に、広がりのあるシェルの表面の積分特性と外部負荷に 影響された広がりのあるシェルの表面の状態の明瞭な評価のために、広がりのあ るシェルの表面の積分特性とこれらの特性の後続する複合とを、要素毎に、決定 することを可能にする、広がりのあるシェルの状態をモニタする方法を提供する ことにあり、それにより、広がりのあるシェルの表面の幾何学的形状のモニタの 精度を向上し、実際に、空間におけるシェルの緊張し且つ変形した状態をモニタ する精度を向上させることにある。

広がりのあるシェルの状態のモニタ方法は、以下の一連の段階を備えている。

物理的な場の知られている空間及び時間に関連したパターンを有するモードの形 態で、その中の信号の伝播を保証する波動エネルギーの伝播の延長線を選択する 段階、波動エネルギーの伝播のための選択された線を、特定の走行座標Ｓに沿っ て、広がりのあるシェルの表面上に配置する段階、 波動エネルギーの伝播のための延長線の中に、少なくとも１つの基準チャネルと 少なくとも１つの測定チャネルとであって、これらのチャネルの各々にモードの 位相速度の既知の減速値を有しているものを規定する段階、シェルの状態を表す 、広がりのあるシェルの表面の変化する幾何学的形状に従って基準チャネル内の 信号の伝播の通路において変化する信号を測定チャネルに形成するために、広が りのあるシェルの表面の変化する幾何学的形状にしたがって、少なくとも１つの 基準チャネルと少なくとも１つの測定チャネルとのモードの場の波動エネルギー の伝播の延長線の長手方向の方向性相互作用を与える段階、物理的な場における 振動の形態で時間的に変調された基準信号を整形し、これらの振動を所定の空間 及び時間に関係したモードの場のパターンに変換する段階、波動エネルギーの伝 播の延長線の少なくとも１つの基準チャネルと少なくとも１つの測定チャネルの それぞれの出力におけるモードの場を、排他的な時間依存の電気信号に変換する 段階、 基準チャネルの出力において電気信号の振幅を抽出する段階、 基準チャネルの出力における電気信号の振幅値に逆比例して、測定チャネルの出 力における電気信号を増幅する段階、波動エネルギーの伝播の延長線の基準及び 測定チャネルのモードのそれぞれの位相速度の減速値間の差の値に関係する、モ ニタリングの走行時間と波動エネルギーの伝播の延長線の長手方向の特定走行座 標の値の測定値とに対して、線型スケールの変換を採用する段階、及び これに続き、広がりのあるシェルの表面の幾何学的形状を決定する段階、 更に、本発明により、 広がりのあるシェルの表面積にわたってモニタリングの必要な解像度をプリセッ トする段階、 広がりのあるシェルの表面積を、各要素部の表面積が広がりのあるシェルの状態 のモニタリングの所定の解像度の表面積に等しいかまたはそれより小さい任意の 形状の要素部に分割する段階、 波動エネルギーの伝播の延長線を、こうして定義された部の周辺に沿って広がり のあるシェルの表面に配置し、これをこうして定義された部の周辺に沿って広が りのあるシェルの表面に確保する段階、 波動エネルギーの伝播の延長線の長手方向の軸の曲率に依存して波動エネルギー の伝播の延長線の長手方向の少なくとも１つの基準チャネルと少なくとも１つの 測定チャネルのモードの場の方向性のある相互作用を与える段階、波動エネルギ ーの伝播の延長線の長手方向の軸と交差する表面に対する法線から特定走行座標 に沿って広がりのあるシェルの表面の曲率の値を決定する段階、及び各定義され た部に対して２つの主曲率の初期値を発見して登録し、次いで各部の主曲率の２ つの現在値を決定し、主曲率の現在値を主曲率の初期値と比較して、広がりのあ るシェルの表面の幾何学的形状の検出のために、各部の積分特性を決定する段階 をさらに備える。　本発明は、高価で複雑な測定装置を提供配置する必要性をな くし、より少ない操作で可能にすることにより、航空機の胴体又は機体、船舶の 船隊、永久構造物のカバー又は保護用エンクロージャーの強度及び疲労試験の実 行における測定及びモニタリングの仕事の価格を数十倍削減することを可能にす る。本発明のこの効果は又、構造物、例えば金属製の屋上、の破壊によって被る 損失を排除することができることをも明らかにすることができる。なぜならば、 多くの場合に工業的事業を含む様々のビルディングの屋上に通用されるモニタさ れていない負荷は、その破壊をもたらすからである。更に、本発明は建造された 支持物の数を減少させることにより、シェル上の構造物の建造費用を削減するこ とができ、シェルの表面の状態をその面積の全体にわたって高い解像度で信頼性 の高いモニタリングを確実化する。又、表面の幾何学的形状の正確な決定を行う ことにより、レーダ、通信及び無線の望遠鏡のアンテナの効率を実質的に向上さ せることができる。

図面の簡単な説明 本発明を、添付の模式的図面を参照して、開示された方法の実施例によってさら に記載し、発明の目的達成の実現可能性を立証する。

第１図は、本発明により、表面に確保された波動エネルギーの伝播の延長線を有 するモニタされた広がりのあるシェルを透視図により模式的に示し、 第２図は、本発明により、第１図のモニタされる広がりのあるシェルの１つの矩 形部を、その表面に確保された波動エネルギーの伝播の延長線のそれぞれの部分 と共に、より大きいスケールで示し、 第３図は、本発明により、特定の座標Ｓの区切られた部分の縦の周辺に沿った広 がりのあるシェルの表面の曲率の依存性を示すプロットであり、 第４図は、本発明により、広がりのあるシェルの状態をモニタする方法を実施可 能にする装置の構造的ブロックユニット図である。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照して、第１図に模式的に示した広がりのあるシェル１は、その表面が 破線によって複数の矩形要素部２に条件付で分割されており、各部は３つの結節 ゾーン３を有している。所定の走行座標Ｓに沿ったこれらの結節ゾーン３を、広 がりのあるシェル１の表面に確保された波動エネルギーの伝播の延長線４が横切 る。こうして定義された各部２の表面積は、広がりのあるシェル１の状態のモニ タリングの所定の解像度より小さいか等しく、ΔＰｉｊで表されている。そのよ うな部２０１つの表面をより詳細に示すと（第２図）、波動エネルギーの伝播の 延長線４と、２つの主曲率Ｋ　ｌ　ｉ　ｊ及びＫ　２　ｉ　ｊとシェルの表面の 法線ｎと、波動エネルギーの伝播の延長線４の隣合うストレッチによって定義さ れ、各結節ゾーン３に収斂する直角と、波動エネルギーの伝播の延長線４の縦軸 ５に沿って特定の円筒又は円弧状に走行する座標Ｓの測定方向とである。

第１図及び２図に円で示した結節ゾーン３の中心はそれぞれ・　１　ｉｊ・１１ ＊Ｉ・・・１ｉ・！・ｊ”ｌ＋１ｉ＋ｊ・鳳で表される座標を持っている。波動 エネルギーの伝播の延長ｖＡ４の縦方向の結節ゾーン３の隣り合う対の距離は、 Δ１．及びΔｌ　、で表される。

要素部２０表面積は、次のように表される。

Δｐ　、＝ΔＩＩ　・Δ１を 第３図のプロットは、波動エネルギーの伝播の延長線４によって測定された、走 行座標Ｓ上の広がりのあるシェル１０表面の定義された要素部２の周辺に関する 曲率Ｋ　（Ｓ）の曲線６を示している。広がりのあるシェル１の定義された要素 部２に対しては、曲率Ｋ　（Ｓ）の測定は、線４の縦方向の軸５と交差する、広 がりのあるシェル１の表面に対する法線を用いて行われる。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする開示された方法を実施可能な装置は、 変調された波動エネルギーのソース７（第４図）を備えており、波動エネルギー の伝播の延長線４は、特定の走行座標Ｓに沿って広がりのあるシェル１をモニタ するゾーンに配置されており、広がりのあるシェル１の表面の変化する幾何学的 形状に関する情報を捕獲し伝達するように意図されており、縦方向の軸５の幾何 学的形状に対応している。

波動エネルギーの伝播の延長線４は、マルチモードの導波管の形態をしており、 広がりのあるシェル１の変化する幾何学的形状に依存して相互作用する、少なく とも１つの基準チャネルと少なくとも１つの測定チャネルとを備えている。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする装置は更に、延長線４によって変換さ れた基準信号を波動エネルギーの伝播の延長線４から抽出することを意図し、広 がりのあるシェル１の緊張した及び／又は変形した状態の特性を決定するための 、情報のアナログ処理用ユニット８を含み、また、特定モードの空間及び時間に 関係したパターンの基準信号を整形するために適用される空間フィルター９を含 み、これは変調された波動エネルギーのソース７の波動エネルギーの伝播の延長 線４との間に接続されている。空間フィルター９は入力１０．１１を有しており 、空間フィルター９と波動エネルギーの伝播の延長線４との接続ゾーンは番号１ ２で示されている。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする装置は又、波動エネルギーの伝播の延 長線４の出力信号の知られている空間及び時間に関係するパターンモードを排他 的に時間に依存する電気信号に変換するために適用される空間フィルター１３を 含んでいる。このフィルター１３はゾーン１４によって延長線４に連結されてお り、延長線４と情報のアナログ処理用ユニット８０入力との間に接続されている 。空間フィルター１３は出力１５及び１６を有している。

空間フィルター９．１３は、同一であることが好ましく、採用された波動エネル ギーの伝播の延長線４の種類に対応した適当な知られている構造を有している。

かくして、線４がその基準チャネル及び測定チャネルとして波動Ｈ１゜、Ｈ２゜ を用いる正方形断面の導波管の形をしている場合、フィルター９及び１３は、そ の導波管に直列接続されている３ｄＢのスロットブリッジハイブリッド（図示せ ず）であり、その腕は差分位相シフトπ／２の２つのそれぞれの静的位相シフタ を介して導波管に連結されている。波長の光学的レンジにおいて、適切な空間フ ィルターの例及び波の種類に依存するその設計は、例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ ｆ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　ＡｍｅｒｉｃａｎＶｏｌ、６０． 　Ｎｏ−９ｔ　１９ｓｏ、　Ｎ、Ｓ、Ｋａｐａｎｙ　ｅｔ　ａｌ、　”Ｆｉｂｅ ｒ　０ｐｔｉｃｓ。

Ｘ　Ｉ［、Ａ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｇ　１ａｕｎｃｈｉＢ　ａｎ　ａｒｂ ｉｔｒａｒｙ　ａｂｏｄｅ　ｏｎａｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ 　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”＋　ｐ、１１８２に記載されている。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする装置は更に、広がりのあるシェル１の 表面の幾何学的形状とこのシェルｌの緊張した及び／又は変形し７た状態の得ら れた特性とを表示することを意図したビデオ表示端末１７を備え、その入力はア ナログ処理ユニット８の出力に接続されている。

変調された波動エネルギーのソース７は、出力が空間フィルター９の入力１０に 接続されている信号発生器（発振器）１８と、出力が信号発生器１８の入力に接 続されている変調器１９とを備えている。

変調された波動エネルギーのソース７は、物理的な場の標準的な振動の発生器で よ（、例えば、レーザ、マイクロウェーブ発振器、弾性振動発生器でよい。

アナログ情報処理ユニット８は、各々の第１の入力が空間フィルター１３の出力 １５．１６に接続されている同期検出器２０．２１と、積分器２２と、第１の入 力が積分器２２の出力に接続されており出力がビデオ表示端末１７０入力に接続 されているＯＰアンプ２３と、を含み、積分器２２の入力は同期検出器２１の出 力に接続されており、ＯＰアンプ２３の第２の入力は同期検出器２０の出力に接 続されており、出力が同期検出器２０．２１のそれぞれ他の入力に接続されてい る発振器２４を含む。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする装置は、発振器２４を同期化するため の方向性結合器２５を含み、この目的のために方向性結合器２５の出力は発振器 ２４の入力に接続されている。空間フィルター１３とそれぞれの同期検出器２０ ．２１との間の接続は、接地されたスクリーン２６の内側でシールドされている 。

広がりのあるシェル１の状態をモニタする装置は更に、入力がアナログ情報処理 ユニット８の出力に接続されているＡ−Ｄ（アナログ−ディジタル）コンバータ ２７と、入力がＡ−Ｄコンバータ２７の出力に接続されており出力がビデオ表示 端末１７の入力に接続されているマイクロプロセッサ２８とを含んでいる。

広がりのあるシェルの状態をモニタする装置は、本発明の方法を次の通り実行す る。広がりのあるシェル１（第４図）の状態を表す、この方法の実施においてモ ニタされるパラメータは、走行する円弧状の座標Ｓに沿うシェル１の表面の符号 が変化し得る曲率の分布である。広がりのあるシェル１に固定的に関係付けられ ているのは、波動エネルギーの伝播の延長線４であり、そのなかで正規の波の進 行の擾乱が、広がりのあるシェル１の表面における変形により１行われる。

モニタリングは、信号発生器１８の振動を変調するパルス列を発生する変調器１ ９によって開始される。変調パルスの持続時間及び繰り返し率は、モニタリング 処理の必要なパラメータ、即ち、ダイナミック測定レンジ及びその解像度、及び 波動エネルギーの伝播の延長線４のパラメータにより決定される。信号発生器（ 発振器）１８は、その波動エネルギーの伝播の延長線４からコーヒーシフトな、 例えば、マイクロ波電磁界の、振動のパルス列を供給する。このコーヒーシフト な振動の列は、空間フィルター９の入力１０に供給される。

このフィルター９の中において、マイクロウェーブの場の空間的構造は変換させ られ、ゾーン１２においてこの構造は延長線４の定義された基準チャネルのモー ドの分野の所望の構造に対応している。こうして基準信号が形成され、延長線４ に供給される。基準チャネルに沿って伝播する間に、波動エネルギーの伝播の延 長線４の歪みを生じた点において測定チャネル内のパルスを励起し、基準信号と コーヒーシフトな測定信号を形成する。しかしながら、測定チャネルに沿って伝 播するパルスの速度は、基準信号の伝播の速度と異なる。

ゾーン１４を横切ると、基準信号と測定信号のモードのマイクロ波の電磁界はフ ィルター１３によって空間的に分離され、アナログ情報処理ユニット８のそれぞ れの入力に接続されているこのフィルターの波動場エネルギー出力１５及び工６ に導かれる。こうして変換された測定及び基準信号はユニット８に入り、測定信 号は同期検出器２０の第１人力に供給され、基準信号は、基準信号のエネルギー の小部分を発振器２４を同期化するために分岐する方向性結合器２５０入力に供 給され、このエネルギーの残りは同期検出器２１の第１人力に供給される。同時 に、同期検出器２０．２１の他のそれぞれの入力には、基準信号とコーヒーシフ トなマイクロ波の場の形式で発振器２４から（る信号が供給され、（測定信号の マイクロパルスの包絡線の符号を保持しながら）マイクロ波界の同期検出を可能 にする。このようにして、同期検出器２０゜２１は、それぞれの電気信号を出力 し、同期検出器２１の出力における信号は基準信号の包絡線に比例し、同期検出 器２０の出力における信号は測定信号の包絡線に比例し、その符に、広がりのあ るシェル１０表面の特定の走行座標Ｓに沿う曲率の増大の分布を反映する。

基準信号により開始された電気パルスは同期検出器２１の出力から積分器２２の 入力に供給され、積分器２２はその出力に入力パルス信号の振幅に対応する電気 信号を形成し、この積分振幅信号は積分器２２の出力からＯＰアンプ２３の第１ 矩形要素部２に供給される。ＯＰアンプ２３の第２人力には、同期検出器２０の 出力信号が供給される。ＯＰアンプはその出力に電気信号を出力し、この電気信 号は、その値が広がりのあるシェル１の表面の曲率の増大の全体の積分値によっ て単独に決定され、空間フィルター９の入力１０及び空間フィルター１３の出力 １６における信号の値には依存しない。

ＯＰアンプ２３の出力信号は、波動エネルギーの伝播の延長線４に沿う広がりの あるシェル１の表面の曲率の分布に対応しており、アナログ情報処理ユニット８ の出力信号として働く。ＯＰアンプ２３の出力信号は、Ａ−Ｄコンバータ２７に よって、ディジタルに変換され、マイクロプロセッサ２８に供給される０表面積 ΔＰ、、（第２図）が広がりのあるシェルの状態をモニタする所定の解像度の面 積より小さいか等しくなっている広がりのあるシェル１の表面の各定義された部 分又は要素２の各々に対して、部分２の周辺の全体にわたり測定された曲率の分 布は、初期、例えば、広がりのあるシェルの緊張していない状態、における２つ の主曲率の値の決定に用いられる。シェル１の初期のまたは緊張していない状態 に対応する、広がりのあるシェル１（第１図）の表面の各定義された要素２に対 する２つの主曲率の得られた値の複合は、マイクロプロセッサ２８（第４図）の メモリに書き込まれる。

次いで、各定義された要素部２０２つのこの主曲率はすでに負荷がかけられ、又 は緊張している広がりのあるシェルについて決定される。広がりのあるシェル１ の負荷がかけられた、又は緊張した状態に対してこうして得られた複合は、マイ クロプロセッサ２８において、広がりのあるシェルｌの初期状態の主曲率の複合 と比較される。この２つの複合の比較の結果は、広がりのあるシェル１０表面の 幾何学的形状、従って、その緊張した及び／又は変形した状態を決定する際に、 各要素部２に対する積分特性を与える。マイクロプロセッサ２８のディジタル出 力は、グラフィック又はディジタル形式の何れか又は両方でビデオ表示端末１７ に表示する。

広がりのあるシェル１０部分２（第１，２図）を定義する動作は、このシェル１ の表面で４つの結節ゾーン３を持つ矩形の部分２を選択することにより示される 。矩形要素部２の表面積ΔＰｉｊは次のように表される。

ΔＰ五ｊ＝Δ　１　ｌ　・　Δ　１　□　（１）ここで、Δ１１”’１ｉ＊Ｉ＋ ４　１ｉ＋ｊ”１ｉ＋ｊ、、１□（１＋１　ｊ＋ｌ：Δ１　！”’１ｉ＊Ｉ＋ｊ ”ｌ　１ｉ＊Ｉ＋ｊ＝＝１ｉ＋ｊ　ＩＬｊ＋Ｉ；Ｉ　Ｌｊ・１　ｉ＊Ｉ＋ｊ・Ｉ 　Ｌｊ・１・１　ｉ＊Ｉ＋ｊ＋＋　はそれぞれの中心座標を示す。

この矩形要素部２に対して、特定の走行座標Ｓに沿って波動エネルギーの伝播の 延長線４０曲率Ｋ　（Ｓ）の値から、主積分特性、即ち、部分２の表面の２つの 主曲率に１ｉ及びＫ　！ｉｊの値が、次の弐で定義される。

ここでＳは波動エネルギーの伝播の延長線４の縦方向の軸の縦方向に測定された 特定の走行する曲線座標であり、Ｋｌ（Ｓ）、Ｋｌ”（Ｓ）、Ｋｇ（Ｓ）、に２ ′（Ｓ）は、部分２の周辺のそれぞれの側面に対して、延長線４の縦方向の軸５ と交差する、部分２の表面に対する法線に沿って波動エネルギーの伝播の延長線 ４により測定された曲率の分布である。

定義された矩形要素部２０表面積ΔＰｉｊは、広がりのあるシェル１の状態をモ ニタする必要な面積解像度より小さいか等しく有るべきである。そのようなモニ タリングが実際の物体の前に置かれる実際的な要求によって最終的にディクチイ トされると、そして広がりのあるシェルがその表面積と関係付けられると、その 面積解像度はモニタリングの観点から、説明されるべき必要な最小の表面積とし て理解される。

広がりのあるシェルｌの初期（緊張して折らず変形してい性、即ち、法線寸（第 ２図）の方向におけるその相対的な歪形δ２を決定するために、シェルの機構の 周知の比を採用することかできる。

δｇ＋＝（Ｋｌｉｊ　Ｋ１１ｊ）Δｌ＋＋（Ｋ”ｚｔｊＫｚ＝Ｊ）６１２部分２ の表面の２つの主曲率から、広がりのあるシェル１の初期（負荷のない）状態に 対応し、広がりのあるシェル１の部分２の表面のねじれまたはワーピングを表し ている、負荷の下での引っ張りまたは圧縮による部分２の表面積ΔＰｉＪの変化 を表す、法線管の位置からの法線ｎの変移角を決定するために、他の差分幾何学 の知られた公式を用いることができる。

こうして、要素部２を定義し、その主たる積分特性を得る一連のステップを実行 することにより、第１に初期値を得且つ登録するために、そして次に広がりのあ るシェル１の各定義された部分２の２つの主曲率の現在の値を得るために、マイ クロプロセッサ２８において処理れさるＡ−Ｄコンバータ２７（第４図）のディ ジタル出力は、広がりのあるシェル１の各要素部２の表面の幾何学的形状を与え る。すべての要素部２に関係するマイクロプロセッサ２８内の情報の結合に続い て、得られた成分は、全体として、広がりのあるシェル１の緊張した及び／又は 変形した状態としてシェルの機構の伝統的な処理の使用により分析される。ビデ オ端末１７に表示されたこのような分析の結果は、緊急事態と事故の防止に役立 ち、問題にしている広がりのあるシェル１の性能の予想に役立つ。

こうして、本発明は各定義された要素部の重要な積分特性の適切且つ完全な決定 と、これに続く、広がりのあるシェルの全表面の状態の特性の分析と提供のため の複合とを伴う、広がりのあるシェルの状態の高度に正確なモニタリングを提供 する。

産業上の利用分野 本発明は、広がりのあるシェルの状態をモニタする必要がある限り、科学、技術 及び工業的生産の各種の分野で実施され得る。本発明の応用が可能な分野として は、建物、建築物、特別のシェル様の構造の工事及び操作、建築構造、自動車工 学、船舶の建造、及び航空機製造において、ハウジング及びケーシングの緊張し 且つ変形した状態を、製造、試験及び操作の段階で検査し、モニタする必要のあ る場合、 坑道及びシャフトの表面の幾何学的形状を研究するための、採掘産業及び地質学 、 シェルタイブの人工移植可能臓器の状態をモニタする必要のある医療業、及び アンテナの表面の幾何学的形状をモニタするための、通信及びレーダ装置がある 。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 広がりのあるシェルの状態のモニタ方法であって、物理的な場の知られている空 間及び時間に関連したパターンを有するモードの形態で、その中の信号の伝播を 保証する波動エネルギーの伝播の延長線（４）を選択する段階、波動エネルギー の伝播のための選択された延長線（４）を、特定の走行座標Ｓに沿って広がりの あるシェル（１）の表面上に配置する段階、 波動エネルギーの伝播のための延長線（４）の中に、少なくとも１つの基準チャ ネルと少なくとも１つの測定チャネルとであって、これらのチャネルの各々にモ ードの位相速度の既知の減速値を有しているものを規定する段階、該シェル（１ ）の状態を表す、広がりのあるシェル（１）の表面の変化する幾何学的形状に従 って基準チャネル内の信号の伝播の通路において変化する信号を測定チャネルに 形成するために、広がりのあるシェル（１）の表面の変化する幾何学的形状にし たがって、少なくとも１つの基準チャネルと少なくとも１つの測定チャネルとの モードの場の波動エネルギーの伝播の延長線（４）の長手方向の方向性相互作用 を与える段階、 物理的な場の振動の形態で時間的に変調された基準信号を整形し、これらの振動 を所定の空間及び時間に関係したパターンのモードに変換する段階、 波動エネルギーの伝播の延長線（４）の少なくとも１つの基準チャネルと少なく とも１つの測定チャネルのそれぞれの出力におけるモードの場を、排他的な時間 依存の電気信号に変換する段階、 基準チャネルの出力において電気信号の振幅を抽出する段階、 基準チャネルの出力における電気信号の振幅値に逆比例して、測定チャネルの出 力における電気信号を増幅する段階、波動エネルギーの伝播の延長線（４）の基 準及び測定チャネルのモードのそれぞれの位相速度の減速値間の差の値に関係す る、モニタリングの走行時間と波動エネルギーの伝播の延長線（４）の長手方向 の特定走行座標の値の測定値とに対して、線型スケールの変換を採用する段階、 及びこれに続き、広がりのあるシェル（１）の表面の幾何学的形状を決定する段 階、の一連の段階を備え、更に、広がりのあるシェル（１）の表面積にわたって モニタリングの必要な解像度をプリセットする段階、広がりのあるシェル（１） の表面積を、各要素部の表面積が広がりのあるシェル（１）の状態のモニタリン グの所定の解像度の表面積に等しいかまたはそれより小さい任意の形状の要素部 （２）に分割する段階、 波動エネルギーの伝播の延長線（４）を、こうして定義された部（２）の周辺に 沿って広がりのあるシェル（１）の表面に配置し、これをこうして定義された部 （２）の周辺に沿って広がりのあるシェル（１）の表面に確保する段時、波動エ ネルギーの伝播の延長線（４）の長手方向の軸（５）の曲率に依存して波動エネ ルギーの伝播の延長線（４）の長手方向の少なくとも１つの基準チャネルと少な くとも１つの測定チャネルのモードの場の方向性のある相互作用を与える段階、 波動エネルギーの伝播の延長線（４）の長手方向の軸（５）と交差する表面に対 する法線から特定走行座標（Ｓ）に沿って広がりのあるシェル（１）の表面の曲 率の値を決定する段階、及び 広がりのあるシェル（１）の表面の曲率の得られた値を採用して、各定義された 部（２）に対して２つの主曲率の初期値Ｋ１ｉｊ，Ｋ２ｉｊを発見して登録し、 次いで各部（２）の主曲率の２つの現在値Ｋ１ｉｊ，Ｋ２ｉｊを決定し、主曲率 の現在値Ｋ１ｉｊ，Ｋ２ｉｊを主曲率の初期値１にま，Ｋ２ｉｊと比較して、広 がりのあるシェル（１）の表面の幾何学的形状の検出のために、各部（２）の積 分特性を決定する段階を含むことを特徴とする、広がりのあるシェルの状態のモ ニタ方法。