JPH08271487A - ポリマー材料の劣化度および寿命の測定センサ、測定装置および判定方法 - Google Patents

ポリマー材料の劣化度および寿命の測定センサ、測定装置および判定方法

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JPH08271487A
JPH08271487A JP7109058A JP10905895A JPH08271487A JP H08271487 A JPH08271487 A JP H08271487A JP 7109058 A JP7109058 A JP 7109058A JP 10905895 A JP10905895 A JP 10905895A JP H08271487 A JPH08271487 A JP H08271487A
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JP7109058A
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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】 (修正有) 【目的】 ポリマ−材料からなる被測定物の劣化度およ
び寿命を非破壊で測定できるセンサおよびこれを利用し
た測定装置および判定方法を提供する。 【構成】 測定センサは、シュ−6および発信子7を備
えた発信器4と、シュ−8および受信子9を備えた受信
器5とからなり、これらの発信器4および受信器5は、
超音波絶縁材3を介して一体化されている。前記発信子
7および受信子9は、発信角度θおよび受信角度θをそ
れぞれ構成するように対称位置にある。この測定センサ
は、超音波を利用して、被測定物2における表層部の劣
化度および寿命を測定するが、超音波としては、横波の
剪断水平波(SH波)が選択される。好ましいのは、周
波数が0.5〜100MHzのパルス波で、前記発信角
度θおよび受信角度θは、θ=50〜90°の範囲であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電線や電話線の如きポ
リマ−材料で被覆された製品のポリマ−部の劣化度およ
び寿命の測定センサ、測定装置および判定方法に関し、
特に、正確に、かつ比較的簡便に測定できるようにした
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のポリマ−材料である絶縁
性ポリマ−、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。そして、これらの材料は、耐候性および耐水性に欠
点があり、太陽光線中の紫外線や熱および海水などの影
響を多く受けた場合、材料表層部から劣化して弾性力が
低下し、亀裂が発生する。
【0003】しかしながら、これらの劣化に関係する電
線被覆材については、材料変質の度合いを非破壊的に測
定する方法および装置が今のところ、実用に供されてい
ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明では、ポリマ−材料の劣化を非破壊的に測定でき
るようにした超音波適用の測定センサ、この測定センサ
を利用した測定装置および判定方法を提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、ポリマ−材料の劣化度および寿命の
測定センサは、横波の剪断水平波(SH波)からなる超
音波を発信および受信できるように、発信子を備えた発
信器および受信子を備えた受信器から構成される。そし
て、これらの発信器および受信器は、超音波絶縁材を介
して一体化されるとともに、前記発信子および受信子が
対称位置にあって発信角度θおよび受信角度θをそれぞ
れ構成する。この場合、横波の剪断水平波(SH波)
は、周波数を0.5〜100MHzとしたパルス波が好
適し、超音波の発信角度θおよび受信角度θは、50〜
90°の範囲内で設定される。
【0006】また、前記測定センサは、超音波の発信お
よび受信を制御するパルサ−・レシ−バに接続され、ま
たこのパルサ−・レシ−バには、前記センサからの受信
波をデジタル変換するA/D変換部、演算処理用のCP
U、表示用のディスプレイが接続されることにより、ポ
リマ−材料の劣化度および寿命の測定装置が構成され
る。そして、被測定物は、測定センサの発信器側の接点
および受信器側の接点に接触するように配置されるもの
で、被測定物の表層部分に前記横波の剪断水平波(SH
波)を伝播させ、このときの伝播時間、音圧、波形およ
び周波数などが被測定物の標準試料におけるしきい値と
比較されることにより、被測定物の劣化度および寿命が
相対的に判定される。
【0007】
【作用】本発明は、被測定物の表面部には、横波の剪断
水平波(SH波)からなる超音波が伝播され、このとき
の伝播時間、音圧、波形および周波数などが測定され、
劣化度および寿命の測定装置を構成するCPUによっ
て、減衰係数や周波数解析結果などが演算処理される。
得られた結果は、被測定物の標準試料におけるしきい値
と相対的に比較され、劣化度および寿命が判定される。
【0008】すなわち、被測定物の表面部は、非破壊的
に測定され、しかも横波の剪断水平波(SH波)が縦波
にモ−ド変換する現象もないことから、伝播時間、音圧
などが正確に測定できるものである。この場合、横波の
剪断水平波(SH波)は、周波数を0.5〜100MH
z好ましくは1〜3MHzとしたパルス波が好適する。
0.5MHzよりも小さいと、波長が長くなり過ぎるた
め測定精度が低下し、また100MHzを越えると、波
長が短くなり過ぎるため過度に減衰しやすくなるからで
ある。また、超音波の波形にパルス波を用いたのは、複
雑に干渉しあうということが少ないこと、受信波形の解
析がしやすく無限媒体の固体として取り扱える特性をも
つことからである。さらに、発信器および受信器におけ
る発信角度θおよび受信角度θは、θ=50〜90°に
設定される。50°よりも大きくしたのは、受信パルス
波形のピ−ク高さが低くならないようにするためであ
り、また同時に精度を悪くしないためである。
【0009】
【実施例】以下、本発明のポリマ−材料の劣化度および
寿命の測定センサ、測定装置およびその測定方法におけ
る一実施例について、図を参照しながら説明する。
【0010】図1は、ポリマ−材料の劣化度および寿命
の測定装置の概念的なシステムの構成図を示すもので、
測定センサ1は、例えば電線からなる被測定物2の劣化
度および寿命を測定するが、この測定センサ1では、横
波の剪断水平波(SH波)からなる超音波が適用される
ものである。選択の理由は、被測定物2の表面に対し
て、剪断水平波(SH波)が主に水平に進行する性質を
有するためであり、劣化が表面層から加速されるポリマ
−材料に好適するからである。この場合、横波の剪断水
平波(SH波)は、周波数を0.5〜100MHz好ま
しくは1〜3MHzとしたパルス波が好適する。これ
は、0.5MHzよりも小さいと、波長が長くなり過ぎ
るため測定精度が低下し、100MHzを越えると、波
長が短くなり過ぎるため過度に減衰しやすくからであ
る。また、超音波の波形にパルス波を用いたのは、複雑
に干渉しあうということが少ないことおよび受信波形の
解析がしやすく無限媒体の固体として取り扱える特性を
もつことからである。なお、被測定物2で例示した電線
は、ポリマ−質の被覆材2aおよび導線2bからなるも
のが示されている。
【0011】また、前記測定センサ1は、図2で明示さ
れているように、超音波絶縁材3を挟んで接合された発
信器4および受信器5が一体化されているもので、発信
器4は、シュ−6および発信子7から構成され、受信器
5は、シュ−8および受信子9から構成される。この場
合、前記発信子7および受信子9は、対称位置に配設さ
れ、発信角度θおよび受信角度θをそれぞれ構成する。
この発信角度θおよび受信角度θは、θ=50〜90°
の範囲内で設定される。特に、50°よりも小さいと、
受信パルス波のピ−ク高さが低くなり、同時に精度も悪
くなる。
【0012】さらに、前記シュ−6、8の材質として
は、被測定物2との間で音響インピ−ダンスの差が少な
く、超音波の透過性があり、かつ耐摩耗性の良好な材料
が選定される。例えば、鉛、アクリル、ポリカ−ボネイ
ト、ポリイミド、ポリエ−テルイミド、ポリエ−テルエ
−テルケトン、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエ
−テルスルホン、ポリアセタ−ル、ポリエチレンテレフ
タレ−ト、ABS樹脂、変性ポリフェニレンエ−テル等
のポリマ−、あるいはシリコンゴム、ウレタンゴム、ハ
イカ−等のゴムが用いられ、超音波の減衰などから、一
般的には、横波音速が500〜1100m/sの範囲が
好適するしかして、発信器4および受信器5からは、超
音波の送受信を制御するパルサ−・レシ−バ10に繋が
るケ−ブル11a、11bによって横波の剪断水平波
(SH波)からなる超音波が送受信されるが、発信器4
および受信器5は、受け金12上にある被測定物1に対
して、接点13aおよび接点13bが当接されている。
したがって、横波の剪断水平波(SH波)からなる超音
波は、この接点13a、13b間における被測定物2の
表層部分を介して伝播され、パルサ−・レシ−バ10の
レシ−バ側で受信される。そして、この受信波は、A/
D変換部14によってデジタル変換され、CPU15に
よって演算処理される。この場合、CPU15では、測
定結果から減衰係数が算出されるとともに、周波数の解
析が行なわれ、解析された波形などは、ディスプレイ1
6で表示される。
【0013】したがって、本発明では、まず最初に、被
測定物2の標準試料に対して、横波の剪断水平波(SH
波)からなる超音波の伝播時間、音圧、波形、解析パタ
−ン認識などによって総合的に判断されたしきい値が決
定される。
【0014】次いで、被測定物2に対して、同様な測定
作業を行ない、得られた減衰係数や周波数解析結果など
を前記標準試料により求めたしきい値と比較しながら、
被測定物2の劣化度および寿命を判定する。
【0015】なお、被測定物2が超音波の良導体である
場合には、近接する発信器4および受信器5間の接点1
3a、13b間の受信波のほか、被測定物2の円周に沿
って一周して伝播する受信波も測定および判定の要素と
して利用できる。
【0016】また、本実施例では、被測定物2を受け金
12上に配置するようにしたが、これらの測定センサ1
および受け金12に対して、それぞれ柄部分(図示せ
ず)を取り付けて、これに、いわゆる洗濯バサミに見ら
れるような挟着手段を利用して被測定物2を保持するこ
とも可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、測定セ
ンサ1は、小型軽量化されており、また、横波の剪断水
平波(SH波)からなる超音波の利用によってポリマ−
材料の表面層部分の劣化度および寿命を非破壊で測定で
きるという利点を有する。また、この測定センサ1を適
用した劣化度および寿命の測定装置では、CPU15の
演算処理によって、被測定物2から測定した伝播時間、
音圧、波形などが標準試料におけるしきい値と比較され
ることにより、ポリマ−材料からなる被測定物2の劣化
度および寿命が正確かつ簡易に判定できるという利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ポリマ−材料の劣化度および寿命の測定
装置における一実施例を示す概念的な構成図、
【図2】本発明ポリマ−材料の劣化診断用の測定センサ
における一実施例を示す拡大正面図。
【符号の説明】
1 測定センサ 2 被測定物 3 超音波絶縁材 4 発信器 5 受信器 6 シュ− 7 発信子 8 シュ− 9 受信子 10 パルサ−・レシ−バ 14 A/D変換部 15 CPU 16 ディスプレイ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の発信および受信によってポリマ
    −材料の劣化度および寿命を測定するポリマ−材料の劣
    化度および寿命の測定センサにおいて、 前記測定センサ1は、横波の剪断水平波(SH波)から
    なる超音波を発信および受信できるように、発信子7を
    備えた発信器4および受信子9を備えた受信器5からな
    っており、しかもこれらの発信器4および受信器5は、
    超音波絶縁材3を介して一体化されるとともに、前記発
    信子7および受信子9が発信角度θおよび受信角度θを
    それぞれ構成するように対称位置に備えられていること
    を特徴とするポリマ−材料の劣化度および寿命の測定セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された横波の剪断水平波
    (SH波)は、周波数が0.5〜100MHz好ましく
    は1〜3MHzのパルス波である請求項1記載のポリマ
    −材料の劣化度および寿命の測定センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載された発信角度θおよび
    受信角度θは、50〜90°の範囲内で設定されている
    請求項1および請求項2記載のポリマ−材料の劣化度お
    よび寿命の測定センサ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載された発信器4のシュ−
    6および受信器5のシュ−8は、500〜1100m/
    sの横波音速を有する材料が適用されている請求項1〜
    請求項3記載のポリマ−材料の劣化度および寿命の測定
    センサ。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載された測定センサ1が超
    音波の発信および受信を制御するパルサ−・レシ−バ1
    0に接続され、またパルサ−・レシ−バ10には、前記
    測定センサ2からの受信波をデジタル変換するA/D変
    換部14、演算処理用のCPU15および波形表示など
    に用いるディスプレイ16がそれぞれ接続されるように
    したことを特徴とするポリマ−材料の劣化度および寿命
    の測定装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載された被測定物2は、前
    記測定センサ1の発信器4側の接点14aおよび受信器
    5側の接点14bにそれぞれ接触するように配置され、
    次いで、パルサ−・レシ−バ10からの前記横波の剪断
    水平波(SH波)からなる超音波の送受信によって、前
    記接点14a,14b間における被測定物1の表層部分
    に前記横波の剪断水平波(SH波)が伝播され、このと
    きの伝播時間、音圧、波形などを測定して、標準試料の
    しきい値との比較によって劣化度および寿命が判定され
    るようにしたことを特徴とするポリマ−材料の劣化度お
    よび寿命の判定方法。
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