JPH08240572A - ポリマー材料の劣化度および寿命の測定装置 - Google Patents

ポリマー材料の劣化度および寿命の測定装置

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JPH08240572A
JPH08240572A JP7087768A JP8776895A JPH08240572A JP H08240572 A JPH08240572 A JP H08240572A JP 7087768 A JP7087768 A JP 7087768A JP 8776895 A JP8776895 A JP 8776895A JP H08240572 A JPH08240572 A JP H08240572A
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JP
Japan
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ultrasonic
wave
deterioration
measured
polymer material
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JP7087768A
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Yoshiyuki Kuwano
芳行 桑野
Mikio Fukuhara
幹夫 福原
Eiji Suzuki
栄二 鈴木
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Tungaloy Corp
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Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電線や電話線の如きポリマー材料で被覆され
た製品のポリマー部の劣化度および寿命の判定に好適す
る非破壊の測定装置を提供する。 【構成】 ポリマー材料からなる被測定物の外周部に当
接させた超音波の発信器1より横波の剪断水平波(SH
波)を発信する。近接して同様に設置された超音波の受
信器2にて、被測定物の表層部または表層部より一定の
深さ内を伝播する超音波を受信し、そのときの伝播時
間,音圧,波形および周波数を測定する。算出して得ら
れる減衰係数、周波数解析、波形パターンや伝播時間,
音圧などから、被測定物の劣化度および寿命を総合的に
判定する。センサ部の小型軽量化のために、超音波の発
信器1と受信器2とを、超音波絶縁材を間に介して接合
して一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、電線や電話線の如きポ
リマー材料で被覆された製品のポリマー部の劣化度およ
び寿命の判定に好適する測定装置に関し、小型で正確か
つ比較的簡便な測定装置を提供するものである。
【従来の技術】従来より、絶縁性ポリマー、特にポリ塩
化ビニルは、たとえば電線における絶縁のための被覆材
として広範囲に使用されている。しかしながらこの材料
は耐候性に欠点があり、太陽光線中の紫外線や熱により
表層部から劣化して弾性力が低下し、亀裂が発生するこ
とはよく知られている。これに関し、電線被覆材の材料
変質の度合いを非破壊的に測定する方法は、今のとこ
ろ、得られていない。
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる視点よ
り、ポリマー被覆電線の如き製品のポリマー部の劣化度
および寿命を、被覆材の表層部近傍を伝播する超音波を
測定することにより、非破壊的に測定できるようにした
ものである。
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き課
題に鑑みなされたものであって、ポリマー材料からなる
被測定物の外周部に当接させた超音波の発信器より横波
の剪断水平波(SH波)を発信し、前記被測定物の表層
部または表層部より一定の深さ内を伝播する超音波を、
同様に被測定物の外周部に当接させた超音波の受信器に
て受信し、そのときの伝播時間,音圧,波形および周波
数を測定することにより、被測定物の劣化度および寿命
を判定するようにしたものである。超音波の伝播深さ
は、超音波の波長、または超音波の発信角度および受信
角度により制御する。センサ部の小型軽量化のために、
超音波の発信子およびシューにより構成された発信器
と、受信子およびシューにより構成された受信器とを、
超音波絶縁材を間に介して接合して一体化するととも
に、発信子および受信子は、超音波の伝播深さを一定に
すべく角度調整するようにする。超音波は、周波数が
0.5〜100MHzのパルス波が好適である。また、
シューの材質には、横波音速が500〜1100m/s
である鉛、またはアクリル,ポリカーボネイト,ポリイ
ミド,ポリエーテルイミド,ポリエーテルエーテルケト
ン,ポリアミドイミド,ポリアミド,ポリエーテルスル
ホン,ポリアセタール,ポリエチレンテレフタレート,
ABS樹脂,変性ポリフェニレンエーテル等のポリマ
ー、あるいはシリコンゴム,ウレタンゴム,ハイカー等
のゴムを用いるようにする。一体化して構成した超音波
の発信器および受信器には、これに対向して受け金を配
設し、受け金との間隔が、弾性体により常に狭まる方向
に力を受けるように形成して、被測定物を挟むようにす
る。
【作用】本発明は、ポリマー材料からなる被測定物の表
層部または表層部より一定の深さ内を伝播する超音波の
伝搬時間,音圧,波形および周波数を測定することによ
り、しきい値との比較から被覆材の表面の劣化度および
寿命を定量評価するものである。しきい値は、前記被測
定物と同一組成・構成からなる標準試料を用いて、同じ
測定方法により予め求めておく。実際の比較は、伝搬時
間や音圧の直接比較のほか、測定値より算出される超音
波の減衰係数、波形のパターン認識、あるいは周波数解
析によるピーク値の大きさおよびその位置などによって
総合的に行なわれる。本測定装置に使用される超音波
は、横波の剪断水平波(SH波)であって、このSH波
は透過時に、界面からの反射により横波から縦波にモー
ド変換するといった現象が生じることがない。超音波の
周波数は、小さすぎると波長が長くなりすぎて測定精度
が低下し、逆に周波数が大きすぎると波長が短くなりす
ぎて過度に減衰しやすくなる。これを防止するために、
周波数は0.5〜100MHz内にあることが必要であ
るが、さらに安定した測定値を得るためには、1〜3M
Hzにとるとよい。また、超音波の波形にパルス波を用
いたのは、パルス波は、超音波が複雑に干渉しあうとい
ったことが少なく、受信波形の解析がしやすいからであ
る。パルス波はまた、無限媒体の固体として取り扱える
という特性をもつからである。被測定物の表層部を伝播
する超音波は、その入射臨界角近傍を利用するものであ
り、発信角度および受信角度を調整する必要がある。発
信角度および受信角度が小さすぎると、受信パルス波形
のピーク高さが低くなり、同時に精度も悪くなるので、
超音波の発信角度および受信角度は50〜90度にとら
れる。超音波の発信器および受信器の一部を構成するシ
ューの材質には、被測定材料との間の音響インピーダン
スの差が少なく透過性があり、かつ耐摩耗性の良好なる
材質が選定される。上記の如き状態のもとに、本発明の
測定装置により得られるポリマー材料の劣化度および寿
命の測定範囲は、発信器および受信器と被測定物との当
接点間の距離及び幅における範囲である。
【実施例】次に、本発明の一実施例について、図を参照
しながら説明する。図1および図2において、発信器1
と受信器2とは、超音波絶縁材3を挟んで接合され、一
体的に形成されている。被測定物である電線4は、導線
5と、絶縁物となるポリマー質被覆材6とからなり、発
信器1および受信器2の、電線4を挟んで対向する位置
には、受け金7が配設されている。発信・受信器および
受け金7の一端からは、それぞれ柄8が延びていて、柄
8から突出する突出部9同士が噛み合い、この突出部9
に穿設した穴に挿入されたピン10を軸にして、回転可
能なように構成されている。また、柄8の後端部には、
弾性体11として板ばねが組込まれてあたかも洗濯挟み
の如き構成となっており、電線4は、発信器1および受
信器2と台金7との間に一定圧で挟み込まれている。も
ちろん、弾性体11は、前記板ばねの他、コイルばね,
ねじりコイルばねなどのばね類やゴムであっても構わな
いし、あるいはまた弾性体と同じ引張・反発作用をもつ
磁石、電磁石なども利用できる。発信器1はシュー12
と発信子13とからなり、受信器2はシュー12と受信
子14とにより構成される。発信器1および受信器2か
らは、解析装置へと繋がるケーブル15が延びている。
発信子13と受信子14とは対称に配設され、発信角度
θおよび受信角度θは、深さ方向の測定対象範囲によっ
て、50〜90度の間で調整固定される。発信器1およ
び受信器2は、電線4に、接点16および17にて当接
している。シュー12の材質には、横波音速が500〜
1100m/sである鉛、またはアクリル,ポリカーボ
ネイト,ポリイミド,ポリエーテルイミド,ポリエーテ
ルエーテルケトン,ポリアミドイミド,ポリアミド,ポ
リエーテルスルホン,ポリアセタール,ポリエチレンテ
レフタレート,ABS樹脂,変性ポリフェニレンエーテ
ル等のポリマー、あるいはシリコンゴム,ウレタンゴ
ム,ハイカー等のゴムを用いるようにする。図2は、本
発明測定装置のシステム全体の一実施例を示す構成図で
あって、上記センサ部とケーブル5によって繋がれたパ
ルサー・レシーバ18,A/D変換部19,CPU20
およびディスプレイ21によって構成されている。この
測定装置を使用しての実際の測定は以下のように行なわ
れる。まず被測定物と同一組成・構成からなる標準試料
をセンサ部に挟み込んで、発信器1より横波の剪断水平
波(SH波)からなる超音波を発信する。この超音波
は、周波数が0.5〜100Hzの範囲にあるパルス波
が用いられる。発信された超音波は、発信器1の接点1
6から、近接する受信器2の接点17までの狭い距離の
間を、ポリマー質被覆材6の表層部または表層部より一
定深さ内を伝播し、受信器2にて受信される。この超音
波の発信および受信は、パルサー・レシーバ18により
制御される。受信波は、A/D変換部19によりデジタ
ル変換され、CPU20にて演算処理される。CPU2
0では、測定結果から減衰係数が算出されるとともに、
周波数解析を行い、求められた減衰係数の大きさ,周波
数解析のピーク値の大きさやその位置のほか、伝播時
間,音圧および波形のパターン認識などによって、総合
的にしきい値を決めておく。次に、被測定物である電線
4に対して同様の測定作業を行ない、得られた減衰係数
や周波数解析結果などを、先に標準試料より求めたしき
い値と比較し、ポリマー質被覆材6の劣化度および寿命
を判定する。なお、ポリマー質被覆材6が超音波の良導
体である場合には、近接する発信器1と受信器2との間
の受信波のほか、ポリマー質被覆材6の円周に沿って1
周して伝播する超音波の受信をすることにより測定する
ことができる。
【発明の効果】以上のように、本発明になる測定装置
は、超音波を利用してポリマー材料の変質度を測定する
という従来にない測定装置を提供するもので、被測定物
の表層部のみならず、表層部からの測定深さ範囲を設定
して測定することができ、しかも比較的簡便かつ正確
に、非破壊で測定できるという特長を有する。また、本
測定装置は、特にセンサ部に関して、小型軽量である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明測定装置のセンサ部の一実施例を示す正
面図である。
【図2】図1の斜視図である。
【図3】本発明測定装置のシステム全体の一実施例をし
めす構成図である。
【符号の説明】 1 発信器 2 受信器 3 超音波絶縁材 4 電線 6 ポリマー質被覆材 12 シュー 13 発信子 14 受信子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリマー材料を被測定物とし、その外周
    部に当接させた超音波の発信器1より横波の剪断水平波
    (SH波)を発信して、前記被測定物の表層部または表
    層部より一定の深さ内を伝播する超音波を、前記被測定
    物の外周部に当接させた超音波の受信器2にて受信し、
    そのときの伝播時間,音圧,波形および周波数を測定す
    ることにより、被測定物の劣化度および寿命を判定する
    ようにしたポリマー材料の劣化度および寿命の測定装
    置。
  2. 【請求項2】 超音波の伝播深さを、超音波の波長、ま
    たは、超音波の発信角度θおよび受信角度θにより制御
    するようにした請求項1に記載のポリマー材料の劣化度
    および寿命の測定装置。
  3. 【請求項3】 超音波の発信子13およびシュー12に
    より構成される発信器1と、受信子14およびシュー1
    2により構成される受信器2とを、超音波絶縁材3を間
    に介して接合して一体化するとともに、発信子13およ
    び受信子14は、超音波の伝播深さを一定にすべく角度
    調整されていることを特徴とする請求項1および2に記
    載のポリマー材料の劣化度および寿命の測定装置。
  4. 【請求項4】 超音波は、周波数が0.5〜100MH
    zのパルス波であることを特徴とする請求項1〜請求項
    3に記載のポリマー材料の劣化度および寿命の測定装
    置。
  5. 【請求項5】 シュー12の材質には、横波音速が50
    0〜1100m/sである鉛、またはアクリル,ポリカ
    ーボネイト,ポリイミド,ポリエーテルイミド,ポリエ
    ーテルエーテルケトン,ポリアミドイミド,ポリアミ
    ド,ポリエーテルスルホン,ポリアセタール,ポリエチ
    レンテレフタレート,ABS樹脂,変性ポリフェニレン
    エーテル等のポリマー、あるいはシリコンゴム,ウレタ
    ンゴム,ハイカー等のゴムが用いられていることを特徴
    とする請求項1〜請求項4に記載のポリマー材料の劣化
    度および寿命の測定装置。
  6. 【請求項6】 請求項3に記載の一体化された超音波の
    発信器1および受信器2と、これに対向して配設した受
    け金7との間の間隔が、弾性体11により常に狭まる方
    向に力を受けるように形成して、被測定物を挟むように
    した請求項1〜請求項5に記載のポリマー材料の劣化度
    および寿命の測定装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621224A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司 一种测量固态材料超声波衰减系数的方法
CN108375537A (zh) * 2018-03-01 2018-08-07 大连海事大学 基于最大质量减少速率的船用电缆绝缘寿命检测方法
CN114324604A (zh) * 2021-12-15 2022-04-12 吉林省电力科学研究院有限公司 一种奥氏体管内显微组织老化的超声检测方法

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