JPH05264517A - Method and device for monitoring damage of aircraft structural member - Google Patents

Method and device for monitoring damage of aircraft structural member

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JPH05264517A
JPH05264517A JP4065317A JP6531792A JPH05264517A JP H05264517 A JPH05264517 A JP H05264517A JP 4065317 A JP4065317 A JP 4065317A JP 6531792 A JP6531792 A JP 6531792A JP H05264517 A JPH05264517 A JP H05264517A
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JP
Japan
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signal
time
moment
area
noise
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Application number
JP4065317A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Noda
田 正 弘 野
Junichi Saito
藤 淳 一 斎
Hidehiko Takagi
木 英 彦 高
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Subaru Corp
Japan Airlines Co Ltd
Original Assignee
Japan Airlines Co Ltd
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To discriminate AE signal for detecting a damage which is generated and can be developed in a structural member while an aircraft is flying from a noise signal. CONSTITUTION:An AE signal and a noise signal which are radiated from a structural member of an aircraft are received by a sensor 1, a low-frequency noise is eliminated from them by a high-pass filter 2, and then they are amplified by a main amplifier 4 and are converted to digital signal by a transient recorder 5, thus storing them as a time-series signal waveform data. An analysis device 5 obtains various kinds of parameters (rising time, life time, spectrum band, first order moment, and second order moment) and then judges as the AE signal when each parameter is within a specified range and as the noise signal when it is outside the specified range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、航空機が飛行している
最中に構造部材に発生し進展する損傷を、音響放射(以
下、AEという)を用いて監視する方法および装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for monitoring the damage that a structural member develops and propagates while an aircraft is flying by using acoustic radiation (hereinafter referred to as AE).

【0002】[0002]

【従来の技術】飛行中の航空機の構造部材に発生し進展
する損傷を、AEを用いて検出する研究は、1970年
代の半ばから行われてきた。しかし飛行中の航空機に
は、空気摩擦や構造部材間の摩擦、油圧系統により発生
する機械的ノイズ及び電気的ノイズが発生する。従っ
て、センサを用いてAE信号を検出しようとすると、こ
れらのノイズ信号が混入し、損傷を監視する上で妨げと
なっていた。
2. Description of the Related Art Researches using an AE to detect damages occurring and developing in structural members of an aircraft in flight have been conducted since the mid-1970s. However, in flight aircraft, mechanical friction and electrical noise generated by air friction, friction between structural members, and hydraulic system are generated. Therefore, when the sensor is used to detect the AE signal, these noise signals are mixed and hinder the monitoring of damage.

【0003】そこで、検出すべきAE信号とノイズ信号
との判別をする技術が提案されてきた。例えば、特開昭
63−243753号公報には、AE信号は特定周波数
領域にピーク値を持つことを利用し、ノイズ信号の除去
を行う技術が開示されている。
Therefore, a technique for discriminating between an AE signal to be detected and a noise signal has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-243753 discloses a technique for removing a noise signal by utilizing the fact that an AE signal has a peak value in a specific frequency region.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、飛行中の航空
機には多種多様なノイズが発生する。よって、AE信号
に混入するノイズ信号の中には、AE信号によく似たス
ペクトル分布特性を持つものも存在する。よって、AE
信号が特定周波数領域にピーク値を持つことを利用した
だけでは、AE信号とノイズ信号とを十分に判別するこ
とはできなかった。
However, a wide variety of noises are generated in a flying aircraft. Therefore, among the noise signals mixed in the AE signal, there is also one having a spectrum distribution characteristic very similar to that of the AE signal. Therefore, AE
It was not possible to sufficiently discriminate between the AE signal and the noise signal only by utilizing the fact that the signal has the peak value in the specific frequency region.

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、AE信号とノイズ信号とを的確に判別し得る航空機
構造部材の損傷監視方法および装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for monitoring damage to aircraft structural members, which can accurately distinguish between an AE signal and a noise signal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の航空機構造部材
の損傷監視方法は、航空機の構造部材に設けた音響放射
を受信するセンサにより受信した信号に含まれる低周波
ノイズ信号を除去し、ディジタル信号に変換して時系列
信号波形データとして記憶するステップと、前記時系列
信号波形データを用いて、前記信号がしきい値を越えて
から最大振幅に到達するまでの立ち上がり時間と、前記
信号がしきい値を越えてからしきい値以下に減衰するま
での持続時間を求めるステップと、前記時系列信号波形
データを用いて高速フーリエ変換を行いスペクトル分布
を求めるステップと、前記スペクトル分布を少なくとも
二つの周波数帯域に区切り、区切られた各々の周波数帯
域の面積とスペクトル分布全体の面積との比を求めるス
テップと、前記スペクトル分布の平均値の1次モーメン
トを求めるステップと、前記スペクトル分布の分散の2
次モーメントを求めるステップと、求めた前記立ち上が
り時間、持続時間、区切られた各々の周波数帯域の面積
とスペクトル分布の全体の面積との比、1次モーメン
ト、及び2次モーメントの値が、それぞれ予め定めた所
定範囲内に含まれるものをAE信号とし、含まれないも
のをノイズ信号として判別するステップとを備えたこと
を特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An aircraft structural member damage monitoring method of the present invention eliminates low frequency noise signals contained in a signal received by a sensor for receiving acoustic radiation provided in an aircraft structural member and digitally Converting to a signal and storing as time-series signal waveform data; using the time-series signal waveform data, a rising time from when the signal exceeds a threshold to reaching a maximum amplitude, and when the signal is Determining a duration from the time when the threshold is exceeded to the time when the threshold is attenuated to a threshold or less; a step of performing a fast Fourier transform using the time-series signal waveform data to obtain a spectrum distribution; Dividing the frequency band into two frequency bands and obtaining the ratio of the area of each of the divided frequency bands to the area of the entire spectrum distribution; Determining a first-order moment of the mean value of the spectrum distribution, 2 of the variance of the spectral distribution
The step of obtaining the second moment, the obtained rise time, duration, the ratio of the area of each divided frequency band to the entire area of the spectrum distribution, the values of the first moment, and the second moment are calculated in advance. A step of discriminating a signal included in a predetermined range as an AE signal and a signal not included in the predetermined range as a noise signal.

【0007】また、本発明の航空機構造部材の損傷監視
装置は、航空機の構造部材に設けられ音響信号を受信す
るセンサと、前記センサにより受信された信号から低周
波ノイズ信号を除去するフィルタと、前記フィルタによ
り前記低周波ノイズ信号が除去された信号をディジタル
信号に変換するA/D変換器と、変換された前記ディジ
タル信号を時系列信号波形データとして記憶する手段
と、前記時系列信号波形データを用いて、前記信号がし
きい値を越えてから最大振幅に到達するまでの立ち上が
り時間と、前記信号がしきい値を越えてからしきい値以
下に減衰するまでの持続時間を求める手段と、前記時系
列信号波形データを用いて高速フーリエ変換を行い、ス
ペクトル分布を求める手段と、前記スペクトル分布を少
なくとも二つの周波数帯域に区切り、区切られた各々の
周波数帯域の面積とスペクトル分布全体の面積との比を
求める手段と、前記スペクトル分布の平均値である1次
モーメントを求める手段と、前記スペクトル分布の分散
である2次モーメントを求める手段と、求めた前記立ち
上がり時間、持続時間、区切られた各々の周波数帯域の
面積とスペクトル分布の全体の面積との比、1次モーメ
ント、及び2次モーメントの値が、それぞれ予め定めた
所定範囲内に含まれるものをAE信号とし、含まれない
ものをノイズ信号として判別する手段とを備えたことを
特徴としている。
Further, the aircraft structural member damage monitoring apparatus of the present invention includes a sensor provided on the structural member of the aircraft for receiving an acoustic signal, and a filter for removing a low frequency noise signal from the signal received by the sensor. An A / D converter for converting the signal from which the low frequency noise signal has been removed by the filter into a digital signal, a means for storing the converted digital signal as time series signal waveform data, and the time series signal waveform data And means for determining the rise time from the time the signal exceeds the threshold to the maximum amplitude and the duration from the time the signal exceeds the threshold to the time below the threshold is attenuated. , Means for obtaining a spectral distribution by performing a fast Fourier transform using the time-series signal waveform data, and the spectral distribution having at least two frequencies. A means for obtaining the ratio of the area of each of the divided frequency bands and the area of the entire spectrum distribution, a means for obtaining the first moment which is the average value of the spectrum distribution, and the dispersion of the spectrum distribution. The means for obtaining the second moment, the obtained rise time, duration, the ratio of the area of each divided frequency band to the entire area of the spectrum distribution, the values of the first moment, and the second moment are respectively It is characterized in that it is provided with means for discriminating a signal included in a predetermined range as an AE signal and a signal not included as a noise signal.

【0008】[0008]

【作用】航空機の構造部材より放射された信号が受信さ
れ、低周波ノイズ信号が除去され、ディジタル信号に変
換されて時系列信号波形データとして記憶される。この
時系列信号波形データを用いて、信号がしきい値を越え
てからしきい値以下に減衰するまでの立ち上がり時間
と、信号がしきい値を越えてからしきい値以下に減衰す
るまでの持続時間とが求められる。また時系列信号波形
データに高速フーリエ変換が行われてスペクトル分布が
求められ、区切られた各周波数帯域の面積と、スペクト
ル分布全体の面積との比が求められる。さらに、スペク
トル分布の平均値である1次モーメントと、スペクトル
分布の分散である2次モーメントが求められる。求めら
れた各パラメータにおいて、予め定められた所定範囲内
にあるものがAE信号であり、所定範囲外にあるものが
ノイズ信号として判別される。
The signal radiated from the structural member of the aircraft is received, the low frequency noise signal is removed, the signal is converted into a digital signal and stored as time series signal waveform data. Using this time-series signal waveform data, the rise time from when the signal exceeds the threshold to when it falls below the threshold, and from the time when the signal crosses the threshold to below the threshold Duration is required. Further, fast Fourier transform is performed on the time-series signal waveform data to obtain the spectrum distribution, and the ratio of the area of each divided frequency band to the area of the entire spectrum distribution is obtained. Further, the first moment, which is the average value of the spectral distribution, and the second moment, which is the variance of the spectral distribution, are obtained. Among the obtained parameters, the AE signal is determined to be within the predetermined range, and the noise signal is determined to be outside the predetermined range.

【0009】このような判別処理は、本発明の損傷監視
装置を用いて行うことができる。
Such discrimination processing can be performed using the damage monitoring device of the present invention.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】損傷が発生し進展していく際に、構造部材
から放射されるAE信号は、波形形状及びスペクトル分
布形状に一定の特異性がある。これに対し、飛行中に発
生するノイズ信号は、発生原因が多様であるため、その
波形形状及びスペクトル分布形状にはばらつきがある。
そこで、本発明ではこのような波形形状及びスペクトル
形状の相違を各種パラメータを用いて定量的に表現し、
上下限のしきい値内にあるか否かを判断することで、A
E信号とノイズ信号との判別を行う。
When damage occurs and propagates, the AE signal emitted from the structural member has a certain peculiarity in the waveform shape and the spectrum distribution shape. On the other hand, since the noise signal generated during flight has various causes, its waveform shape and spectrum distribution shape have variations.
Therefore, in the present invention, such a difference in waveform shape and spectrum shape is quantitatively expressed using various parameters,
By judging whether or not it is within the upper and lower limit thresholds, A
The E signal and the noise signal are discriminated.

【0012】図1に、本実施例による損傷監視装置の構
成を示す。センサ1、プリアンプ2、ハイパスフィルタ
3、メインアンプ4、トランジェントレコーダ5及び解
析装置6が直列に接続されている。
FIG. 1 shows the structure of a damage monitoring device according to this embodiment. The sensor 1, the preamplifier 2, the high pass filter 3, the main amplifier 4, the transient recorder 5, and the analysis device 6 are connected in series.

【0013】センサ1は、機体構造部材に取り付けられ
ており、損傷が発生し進展していくときに放出されるA
E信号を受信するものである。プリアンプ2は、センサ
1から出力されたAE信号とノイズ信号とが混在した信
号を入力され、増幅を行う。ハイパスフィルタ3は、プ
リアンプ2から出力された信号から低周波ノイズ信号を
除去する。メインアンプ4は、ハイパスフィルタ3から
出力された信号を増幅する。トランジェントレコーダ5
は、メインアンプ4により増幅された信号をA/D変換
してディジタル信号の形態にし、時系列に配列した時系
列信号波形データとして記憶する。解析装置6は、この
時系列信号波形データを入力されて、AE信号とノイズ
信号との判別を行う。
The sensor 1 is attached to an airframe structural member and is emitted when damage occurs and progresses.
It receives an E signal. The preamplifier 2 receives the signal in which the AE signal output from the sensor 1 and the noise signal are mixed, and amplifies the signal. The high pass filter 3 removes a low frequency noise signal from the signal output from the preamplifier 2. The main amplifier 4 amplifies the signal output from the high pass filter 3. Transient recorder 5
Stores the signal amplified by the main amplifier 4 in the form of a digital signal by A / D conversion, and stores it as time series signal waveform data arranged in time series. The analyzer 6 receives the time-series signal waveform data and discriminates between the AE signal and the noise signal.

【0014】図2に、この解析装置6が行う演算手順を
示す。先ず、ステップ101として、時系列信号波形デ
ータを用いて、時間領域に関する2種類のパラメータを
求める。時系列信号波形データは、図3(a)に示され
たように、時間に対する信号電圧の変化を表している。
この時系列信号波形データを用いて、センサ1により信
号がしきい値を越えてからしきい値以下に減衰するまで
の立ち上がり時間と、信号がしきい値を越えてからしき
い値以下に減衰するまでの持続時間とが求められる。
FIG. 2 shows a calculation procedure performed by the analyzer 6. First, at step 101, two types of parameters relating to the time domain are obtained using the time-series signal waveform data. The time-series signal waveform data represents a change in signal voltage with respect to time, as shown in FIG.
Using this time-series signal waveform data, the rise time from when the signal exceeds the threshold value to the threshold value is attenuated by the sensor 1, and when the signal exceeds the threshold value and after the threshold value is attenuated to the threshold value or less. And the duration of time required to do so are required.

【0015】次に、ステップ102として、時系列信号
波形データを用いて高速フーリエ変換(以下、FFTと
いう)を行い、スペクトル分布を求める。
Next, at step 102, a fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) is performed using the time-series signal waveform data to obtain a spectrum distribution.

【0016】そして、求められたスペクトル分布から分
布形状を定量的に表現するため、ステップ103として
周波数領域における次のような8種類のパラメータを求
める。まず、スペクトル分布を任意の周波数帯域で5つ
に区切り、各々の面積と全体の面積との比を表わしたス
ペクトルバンドSB1〜SB5を求める。
Then, in order to quantitatively express the distribution shape from the obtained spectral distribution, the following eight kinds of parameters in the frequency domain are obtained in step 103. First, the spectrum distribution is divided into five at arbitrary frequency bands, and spectrum bands SB1 to SB5 representing the ratio of each area to the total area are obtained.

【0017】図3(b)に、周波数に対する信号のエネ
ルギの分布を示したスペクトル分布形状を示す。周波数
帯域を、ここでは0.20〜0.25,0.25〜0.
29,0.30〜0.35,0.40〜0.55,0.
57〜0.63(MHz)の5つに分類する。そして、
各々の周波数帯域毎に、次の(1)〜(5)式を用いて
スペクトルバンドSB1〜SB5を求める。
FIG. 3B shows a spectrum distribution shape showing a distribution of signal energy with respect to frequency. The frequency bands here are 0.20 to 0.25, 0.25 to 0.
29, 0.30 to 0.35, 0.40 to 0.55, 0.
It is classified into 5 from 57 to 0.63 (MHz). And
Spectral bands SB1 to SB5 are obtained using the following equations (1) to (5) for each frequency band.

【0018】[0018]

【数1】 また、一次モーメントμ1 と二次モーメントμ2 とを、
(6)及び(7)式を用いて求める。
[Equation 1] The first moment μ1 and the second moment μ2 are
It is calculated using the equations (6) and (7).

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】さらに、図3(c)に示されたように、縦
軸のエネルギが、ピーク値f(x1)から20dB降下
した値f(x2 )をとるときの周波数(以下、−20d
B周波数という)x1 を求める。
Further, as shown in FIG. 3C, the frequency at which the energy on the vertical axis takes a value f (x2) which is 20 dB lower than the peak value f (x1) (hereinafter, -20d).
X1 is obtained.

【0021】ステップ104として、求めた10種類の
パラメータを用いてAE信号105かノイズ信号106
かの判別を行う。
At step 104, the AE signal 105 or the noise signal 106 is calculated by using the ten types of parameters thus obtained.
Is determined.

【0022】この判別処理の手順を、図4のフローチャ
ートを用いて説明する。ここで、10種類のパラメータ
を用いる順番は、時間領域での2種類のパラメータであ
る立ち上がり時間及び持続時間、次に周波数領域におけ
るスペクトルバンドSB1〜SB5、1次モーメントμ
1、2次モーメントμ2及び−20dB周波数x1の順
である。
The procedure of this discrimination processing will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the order of using the 10 types of parameters is the rise time and duration, which are the two types of parameters in the time domain, then the spectral bands SB1 to SB5 in the frequency domain, and the first moment μ.
The order is first, second moment μ2, and −20 dB frequency x1.

【0023】先ずステップ200及び201において、
解析が容易であり、多くのノイズ信号を除去し得る時間
領域での2種類のパラメータである立ち上がり時間及び
持続時間を用いて、判別処理が行われる。それぞれの時
間に対して、AE信号は所定範囲内に存在することが経
験よりわかっている。そこで、この所定範囲内にない信
号を、ノイズ信号として除去することができる。
First, in steps 200 and 201,
The discrimination process is performed using the rise time and the duration that are two types of parameters in the time domain that can be easily analyzed and can remove many noise signals. Experience has shown that the AE signal is within a predetermined range for each time. Therefore, a signal that is not within this predetermined range can be removed as a noise signal.

【0024】次に、ステップ202及び203におい
て、スペクトルバンドSB1〜SB5を用いてノイズ信
号の除去を行う。この処理により、AE信号とは異なっ
た特定の周波数帯域に特徴のあるノイズ信号を除去する
ことができる。
Next, in steps 202 and 203, noise signals are removed using the spectral bands SB1 to SB5. By this processing, it is possible to remove a noise signal having a characteristic in a specific frequency band different from the AE signal.

【0025】図5に、AE信号の時系列信号波形とスペ
クトル分布形状とを示す。図6〜図10に、それぞれ飛
行中に検出されたノイズ信号の時系列信号波形とスペク
トル分布形状とを示す。ノイズ信号は、上述したように
様々な機械的要因あるいは電気的要因によって発生す
る。ここで示された8つのノイズ信号は、ほぼ同じ周波
数領域にピーク値を有しているが、スペクトル分布の形
状がそれぞれに異なっている。
FIG. 5 shows the time-series signal waveform and spectrum distribution shape of the AE signal. 6 to 10 show time-series signal waveforms and spectrum distribution shapes of noise signals detected during flight, respectively. The noise signal is generated by various mechanical factors or electrical factors as described above. The eight noise signals shown here have peak values in almost the same frequency region, but have different spectral distribution shapes.

【0026】図6に示されたノイズ信号は、0.20〜
0.25MHzの周波数帯域における面積が、分布全体
の面積に比して大きい。よって、式(1)を用いて求め
たスペクトルバンドSB1の値が、AE信号が存在する
所定範囲内にないノイズ信号であるとして除去が可能で
ある。
The noise signal shown in FIG. 6 is 0.20.
The area in the frequency band of 0.25 MHz is larger than the area of the entire distribution. Therefore, the value of the spectral band SB1 obtained by using the equation (1) can be removed as a noise signal that is not within the predetermined range in which the AE signal exists.

【0027】図7に示されたノイズ信号は、0.25〜
0.29MHzの周波数帯域の面積が占める比率が大き
く、スペクトルバンドSB2を用いて除去することがで
きる。
The noise signal shown in FIG.
The area occupied by the frequency band of 0.29 MHz is large and can be removed by using the spectral band SB2.

【0028】図8に示されたノイズ信号は0.30〜
0.35MHzの周波数帯域の面積比が大きく、スペク
トルバンドSB3により除去が可能で、図9に示された
ノイズ信号は0.40〜0.55MHzの周波数帯域の
面積比が大きいためスペクトルバンドSB4により除去
が可能である。図10に示されたノイズ信号は、0.5
7〜0.63MHzの周波数帯域の面積比が大きい。よ
って、スペクトルバンドSB5を用いて除去することが
できる。
The noise signal shown in FIG. 8 is 0.30.
The area ratio of the frequency band of 0.35 MHz is large and can be removed by the spectrum band SB3. Since the noise signal shown in FIG. 9 has a large area ratio of the frequency band of 0.40 to 0.55 MHz, it is determined by the spectrum band SB4. It can be removed. The noise signal shown in FIG.
The area ratio of the frequency band of 7 to 0.63 MHz is large. Therefore, it can be removed using the spectral band SB5.

【0029】このように、ステップ202及びステップ
203において、スペクトルバンドSB1〜SB5の値
が所定範囲を超えたノイズ信号を除去することで、従来
は判別できなかったピーク値がAE信号とほぼ同一のノ
イズ信号も除去することができる。
As described above, in step 202 and step 203, by removing the noise signal in which the values of the spectral bands SB1 to SB5 exceed the predetermined range, the peak value which could not be discriminated in the past is almost the same as that of the AE signal. Noise signals can also be removed.

【0030】次に、損傷によるAE信号とノイズ信号と
をスペクトルバンドSB3を用いて判別した結果を一例
として示す。検出されたAE信号の数は約350個であ
り、ノイズ信号は約11000個であった。これらのA
E信号とノイズ信号に対して、それぞれスペクトルバン
ドSB3を求めた値の一部を図14に示す。ここで、
「△」はAE信号を示し、「□」はノイズ信号を示す。
この図14より明らかなように、AE信号のほとんどは
上限しきい値SB3a(=0.155)から下限しきい
値SB3b(=0.060)の所定範囲内に収まってい
る。従って、この所定範囲外の信号はノイズ信号として
除去が可能である。
Next, an example of the result of discriminating the AE signal and the noise signal due to damage using the spectral band SB3 will be shown. The number of AE signals detected was about 350, and the number of noise signals was about 11000. These A
FIG. 14 shows a part of the values of the spectral band SB3 obtained for the E signal and the noise signal. here,
“Δ” indicates an AE signal, and “□” indicates a noise signal.
As is clear from FIG. 14, most of the AE signals are within the predetermined range from the upper threshold SB3a (= 0.155) to the lower threshold SB3b (= 0.060). Therefore, a signal outside this predetermined range can be removed as a noise signal.

【0031】以上の7つのパラメータを用いて除去され
ずに残ったノイズ信号を、ステップ204において、1
次モーメントμ1のパラメータを用いて除去する。図1
1に示されたノイズ信号は、スペクトル分布の分散が少
ない上に、ピーク周波数が図5のAE信号よりも低い。
このため、1次モーメントμ1の値はAE信号よりも小
さく、所定範囲にないノイズ信号であるとして除去する
ことができる。
The noise signal remaining without being removed using the above seven parameters is set to 1 in step 204.
It is removed using the parameter of the second moment μ1. Figure 1
The noise signal shown in No. 1 has less spectral distribution variance and has a lower peak frequency than the AE signal of FIG.
Therefore, the value of the first-order moment μ1 is smaller than that of the AE signal, and can be removed as a noise signal that is not within the predetermined range.

【0032】ステップ205では、2次モーメントμ2
のパラメータを用いる。図12に示されたようなノイズ
信号は、分布が広く分散している。このため、このノイ
ズ信号の2次モーメントμ2の値は、AE信号の存在す
る所定範囲を超えることになり、除去が可能である。
In step 205, the second moment μ2
Parameters are used. The noise signal as shown in FIG. 12 has a wide distribution. Therefore, the value of the second moment μ2 of the noise signal exceeds the predetermined range in which the AE signal exists, and the noise signal can be removed.

【0033】さらに、ステップ206において−20d
B周波数x1 を用いて判別処理を行う。図13に示され
たノイズ信号は、−20dB周波数x1 がAE信号が取
り得る最小値よりも小さい。よって、−20dB周波数
が所定範囲内にないノイズ信号であるとして、除去が可
能である。
Further, in step 206, -20d
The discrimination processing is performed using the B frequency x1. In the noise signal shown in FIG. 13, the -20 dB frequency x1 is smaller than the minimum value that the AE signal can take. Therefore, it can be removed as a noise signal whose -20 dB frequency is not within the predetermined range.

【0034】以上のように、10種類のパラメータの値
が所定範囲内にあるか否かの判断を下すことにより、A
E信号とノイズ信号との判別処理が可能となる。
As described above, by judging whether or not the values of the 10 kinds of parameters are within the predetermined range, A
It is possible to distinguish between the E signal and the noise signal.

【0035】上述した実施例は一例であり、本発明を限
定するものではない。判別処理に用いるパラメータのう
ち、例えばスペクトルバンドSBの数は実施例では5つ
であるが、任意の数に設定することができる。また、実
施例ではパラメータとして−20dB周波数を用いてい
るが、ノイズ信号の発生状況により用いなくとも的確な
判別処理が可能である。
The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present invention. Of the parameters used in the discrimination processing, for example, the number of spectral bands SB is five in the embodiment, but can be set to any number. Further, in the embodiment, the -20 dB frequency is used as the parameter, but it is possible to perform the accurate determination process without using the frequency depending on the noise signal generation situation.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の航空機構
造部材の損傷監視方法は、検出された信号に対し、立ち
上がり時間、持続時間、スペクトルバンド、1次モーメ
ント、2次モーメントの各パラメータを求め、AE信号
が存在する所定範囲内にないものをノイズ信号として除
去するため、AE信号とノイズ信号との判別処理を的確
に行うことが可能である。また、このような本発明の損
傷監視方法は、本発明の損傷監視装置を用いることによ
り行うことができる。
As described above, the method for monitoring damage to an aircraft structural member according to the present invention uses parameters of rise time, duration, spectral band, first moment, and second moment for detected signals. Since the noise signal is obtained by removing the noise that does not fall within the predetermined range in which the AE signal exists, it is possible to accurately perform the discrimination processing between the AE signal and the noise signal. Further, such a damage monitoring method of the present invention can be performed by using the damage monitoring device of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による航空機構造部材の損傷
監視装置の構成を示したブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an aircraft structural member damage monitoring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例による航空機構造部材の損傷
監視方法の手順を示したフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a method of monitoring damage to an aircraft structural member according to an embodiment of the present invention.

【図3】同損傷監視方法において検出した信号の時間的
変化を示した説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing a temporal change of a signal detected in the damage monitoring method.

【図4】同損傷監視方法における信号の解析手順を示し
たフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing a signal analysis procedure in the damage monitoring method.

【図5】検出されたAE信号の時間的変化及びスペクト
ル分布を示した説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected AE signal.

【図6】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペク
トル分布を示した説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図7】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペク
トル分布を示した説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図8】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペク
トル分布を示した説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図9】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペク
トル分布を示した説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図10】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペ
クトル分布を示した説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図11】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペ
クトル分布を示した説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図12】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペ
クトル分布を示した説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図13】検出されたノイズ信号の時間的変化及びスペ
クトル分布を示した説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a temporal change and a spectral distribution of a detected noise signal.

【図14】検出されたAE信号とノイズ信号のスペクト
ルバンドSB3(周波数帯域0.30〜0.35MH
z)を比較した説明図。
FIG. 14 is a spectrum band SB3 (frequency band 0.30 to 0.35 MH) of the detected AE signal and noise signal.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ 2 プリアンプ 3 ハイパスフィルタ 4 メインアンプ 5 トランジェントレコーダ 6 解析装置 1 sensor 2 preamplifier 3 high-pass filter 4 main amplifier 5 transient recorder 6 analyzer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 木 英 彦 東京都大田区羽田空港一丁目6番3号 日 本航空株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidehiko Takagi 1-6-3 Haneda Airport, Ota-ku, Tokyo Nihon Airlines Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】航空機の構造部材において発生する音響放
射信号をセンサーで受信し、該信号に含まれる低周波ノ
イズ信号を除去し、ディジタル信号に変換して時系列信
号波形データとして記憶するステップと、 前記時系列信号波形データを用いて、前記信号がしきい
値を越えてから最大振幅に到達するまでの立ち上がり時
間と、前記信号がしきい値を越えてからしきい値以下に
減衰するまでの持続時間を求めるステップと、 前記時系列信号波形データを用いて高速フーリエ変換を
行いスペクトル分布を求めるステップと、 前記スペクトル分布を少なくとも二つの周波数帯域に区
切り、区切られた各々の周波数帯域の面積とスペクトル
分布全体の面積との比を求めるステップと、 前記スペクトル分布の平均値である1次モーメントを求
めるステップと、 前記スペクトル分布の分散である2次モーメントを求め
るステップと、 求めた前記立ち上がり時間、持続時間、区切られた各々
の周波数帯域の面積とスペクトル分布の全体の面積との
比、1次モーメント、及び2次モーメントの値が、それ
ぞれ予め定めた所定範囲内に含まれるものを音響放射信
号とし、含まれないものをノイズ信号として判別するス
テップと、 を備えたことを特徴とする航空機構造部材の損傷監視方
法。
1. A step of receiving an acoustic radiation signal generated in a structural member of an aircraft by a sensor, removing a low frequency noise signal included in the signal, converting the signal to a digital signal, and storing it as time series signal waveform data. , Using the time-series signal waveform data, the rise time from when the signal exceeds the threshold until reaching the maximum amplitude, and until the signal decays below the threshold after exceeding the threshold. And a step of obtaining a spectral distribution by performing a fast Fourier transform using the time-series signal waveform data, dividing the spectral distribution into at least two frequency bands, the area of each of the divided frequency bands And a step of obtaining a ratio of the area of the entire spectrum distribution, and a step of obtaining a first moment which is an average value of the spectrum distribution. And a step of obtaining a second moment which is the variance of the spectral distribution, the rise time, the duration, the ratio of the area of each of the divided frequency bands to the overall area of the spectral distribution, the first moment , And a value of the second moment that is included in a predetermined range, respectively, is determined as an acoustic emission signal, and a value that is not included is determined as a noise signal, and the aircraft structural member. Damage monitoring method.
【請求項2】航空機の構造部材に設けられ音響放射信号
を受信するセンサと、 前記センサにより受信された信号から低周波ノイズ信号
を除去するフィルタと、 前記フィルタにより前記低周波ノイズ信号が除去された
信号をディジタル信号に変換するA/D変換器と、 変換された前記ディジタル信号を時系列信号波形データ
として記憶する手段と、 前記時系列信号波形データを用いて、前記信号がしきい
値を越えてから最大振幅に到達するまでの立ち上がり時
間と、前記信号がしきい値を越えてからしきい値以下に
減衰するまでの持続時間を求める手段と、 前記時系列信号波形データを用いて高速フーリエ変換を
行い、スペクトル分布を求める手段と、 前記スペクトル分布を少なくとも二つの周波数帯域に区
切り、区切られた各々の周波数帯域の面積とスペクトル
分布全体の面積との比を求める手段と、 前記スペクトル分布の平均値である1次モーメントを求
める手段と、 前記スペクトル分布の分散である2次モーメントを求め
る手段と、 求めた前記立ち上がり時間、持続時間、区切られた各々
の周波数帯域の面積とスペクトル分布の全体の面積との
比、1次モーメント、及び2次モーメントの値が、それ
ぞれ予め定めた所定範囲内に含まれるものを音響放射信
号とし、含まれないものをノイズ信号として判別する手
段と、 を備えたことを特徴とする航空機構造部材の損傷監視装
置。
2. A sensor provided on a structural member of an aircraft for receiving an acoustic radiation signal, a filter for removing a low frequency noise signal from a signal received by the sensor, and the filter for removing the low frequency noise signal. A / D converter for converting the converted signal into a digital signal, means for storing the converted digital signal as time-series signal waveform data, and using the time-series signal waveform data, the signal has a threshold value. A means for obtaining a rise time from reaching the maximum amplitude to reaching the maximum amplitude and a duration from the time when the signal exceeds the threshold to the time when the signal attenuates below the threshold, and high-speed using the time-series signal waveform data. Means for performing a Fourier transform to obtain a spectral distribution, and dividing the spectral distribution into at least two frequency bands, each of the divided frequencies A means for obtaining a ratio between the area of the region and the area of the entire spectrum distribution, a means for obtaining a first moment which is an average value of the spectrum distribution, and a means for obtaining a second moment which is a variance of the spectrum distribution were obtained. The rising time, the duration, the ratio of the area of each of the separated frequency bands to the total area of the spectrum distribution, the values of the first moment and the second moment are included in respective predetermined ranges. Is a sound emission signal, and a device that does not include a noise emission signal is determined as a noise signal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003014683A3 (en) * 2001-08-08 2003-08-14 Sikorsky Aircraft Corp Structural monitoring system for helicopter rotor components
KR20160027351A (en) * 2014-08-28 2016-03-10 주식회사 아이티매직 Method for extracting diagnostic signal from sound signal, and apparatus using the same

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