JPH08304236A - Method and device for forecasting limit of life of object to be measured - Google Patents

Method and device for forecasting limit of life of object to be measured

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JPH08304236A
JPH08304236A JP7137294A JP13729495A JPH08304236A JP H08304236 A JPH08304236 A JP H08304236A JP 7137294 A JP7137294 A JP 7137294A JP 13729495 A JP13729495 A JP 13729495A JP H08304236 A JPH08304236 A JP H08304236A
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JP
Japan
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measured
spectrum
vibration
life
frequency
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Tsuboi
淨 坪井
Shigeharu Yamamoto
茂晴 山本
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ZEN NIPPON KUUYU KK
Iwatsu Electric Co Ltd
Original Assignee
ZEN NIPPON KUUYU KK
Iwatsu Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To forecast the limit of the life of an object to be measured including a safety factor by spectrum-analyzing vibrations obtained by vibrating the object and finding a frequency difference, and then, referring to a previously found relation between the frequency difference and degree of deterioration by using the found frequency difference. CONSTITUTION: An object 41 to be measured provided with a first part which is a main used part and second part which is united with the first part in one body or joined to the first part is vibrated 42 at the second part. The frequency difference Δf between the nth-order spectrum and (n+1)th-order spectrum (n>=2) of the longitudinal waves of the standing wave vibrations generated in the object 41 change in accordance with the degree of deterioration of the object 41. When the frequency difference Δf is found, the limit of the life of the object 41 can be forecast by utilizing this relation.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、被測定物の主として
使用に供される部分の劣化の程度を検知して、当該被測
定物の寿命を予測することができるようにした被測定物
の寿命予測方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects the degree of deterioration of a part of a device under test, which is mainly used, and predicts the life of the device under test. The present invention relates to a life prediction method and an apparatus thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】機械や製品の部品に亀裂、空洞、凹みな
どの欠陥があると、この部品の破壊により重大な危険を
招くおそれがある。そこで、これら亀裂、空洞、凹み等
の欠陥を有する部品は、機械や製品の組み立て製造前
に、検出して取り除くことが望ましい。
2. Description of the Related Art Defects such as cracks, cavities, and dents in parts of machines and products can cause serious danger due to breakage of the parts. Therefore, it is desirable to detect and remove parts having defects such as cracks, cavities, and dents before assembling and manufacturing machines and products.

【0003】この種の欠陥等を検出するためには、従
来、非破壊検査方法が知られており、例えば、超音波の
反射による方法、AE(アコースティックエミッショ
ン)による亀裂発生時の音による検出方法、CCDカメ
ラによる観測法、X線写真法、カラーチェック法があ
る。
Non-destructive inspection methods have been conventionally known for detecting defects of this kind. For example, a method by reflection of ultrasonic waves or a method by sound when a crack is generated by AE (acoustic emission) is known. , CCD camera observation method, X-ray photography method, and color check method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な欠陥等の検出方法は、被測定物に欠陥等が生じている
か否かを検知するものであって、その被測定物があとど
のくらい安全に使用可能であるかという被測定物の寿命
を知るためには不向きである。
By the way, the above-described method for detecting a defect or the like is to detect whether or not a defect or the like has occurred in an object to be measured, and how safe the object to be measured is. It is unsuitable for knowing the life of a measured object that can be used for.

【0005】しかし、部品は使用により徐々に劣化して
ゆくものであり、例えば航空機に使用されているタービ
ンエンジンに使用されているタービンブレード(翼)な
どの場合、その寿命を予測して、欠陥等が生じる前の適
切な時期に早期に交換して、重大な事故の発生を未然に
防ぐことが重要である。
However, the parts are gradually deteriorated by use. For example, in the case of turbine blades (wings) used in a turbine engine used in an aircraft, their life is predicted and defective. It is important to prevent the occurrence of serious accidents by replacing them at an appropriate time before the occurrence of such problems.

【0006】この場合に、タービンブレードの内のブレ
ード部(翼部)が主として使用により劣化するものであ
り、このブレード部が結合されている、いわゆるプラッ
トホーム部と呼ばれている部分などの台座部よりも劣化
の進みが早いと予想される。そこで、このブレード部の
劣化の程度を検知することが重要である。
In this case, a blade portion (blade portion) of the turbine blade is mainly deteriorated by use, and a pedestal portion such as a so-called platform portion to which the blade portion is connected is formed. It is expected that the deterioration will progress faster than that. Therefore, it is important to detect the degree of deterioration of the blade portion.

【0007】この発明は、以上の点にかんがみ、主たる
使用部分である第1部分と、この第1部分と一体に、あ
るいはこの第1部分と接合されて、結合されている第2
部分とを具備する被測定物の、前記第1部分の劣化の程
度を検知して、その寿命を予測することができる方法及
び装置を提供することを目的とするものである。
In view of the above points, the present invention has a first portion which is a main use portion and a second portion which is integrally connected to the first portion or is joined to the first portion.
It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of detecting the degree of deterioration of the first portion of an object to be measured including the portion and predicting its life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】被測定物を加振すると、
この被測定物には、一般に、縦波(縦振動=曲げ振動モ
ード)、横波、ねじれ波(ねじれ振動モード)の三者が
対になって生じる。説明を容易にするため、例えば、図
2Aに示すような、直径d、長さhの円筒物1を考え
る。今、この円筒物1について長さΔhの微小単位円筒
2を想定したとき、この円筒物1を加振すると、その加
振位置に応じて、図2B、C、Dに示すように、単位円
筒2が変化する3種類の振動波を生じる。
[Means for Solving the Problems] When the object to be measured is vibrated,
In general, a longitudinal wave (longitudinal vibration = bending vibration mode), a transverse wave, and a torsional wave (torsional vibration mode) form a pair on the object to be measured. For ease of explanation, consider a cylindrical body 1 having a diameter d and a length h as shown in FIG. 2A, for example. Now, assuming that a minute unit cylinder 2 having a length Δh is assumed for this cylindrical object 1, when this cylindrical object 1 is vibrated, as shown in FIGS. 2B, 2C, and 2D, the unit cylinder is vibrated according to the vibration position. 2 produces three types of varying oscillating waves.

【0009】すなわち、図2Bは、縦波を説明するもの
であり、この縦波は、単位円筒2が長さ方向にのみ変化
するように振動する波である。この縦波の周波数fは、
円筒物1の対向円形端面間の長さhに応じたものとな
る。つまり、音波の速度をcとすると、 f=c・n/2h …… (1) となる。なお、nは高調波の次数を示す。
That is, FIG. 2B illustrates a longitudinal wave, which is a wave that oscillates so that the unit cylinder 2 changes only in the longitudinal direction. The frequency f of this longitudinal wave is
It depends on the length h between the opposed circular end faces of the cylindrical object 1. In other words, if the speed of the sound wave is c, then f = c · n / 2h (1) Note that n indicates the order of harmonics.

【0010】また、図2Cは、横波を説明するものであ
り、この横波は、単位円筒2が長さΔhは変えずに径d
方向にのみ変化するように振動する波である。さらに、
図2Dは、ねじれ波を説明するものであり、このねじれ
波は、一方の円形端面から他方の円形端面に伝播すると
き、円筒の中心線を回転中心とするねじれ回転を生じる
波であり、横波と共に生じる。
Further, FIG. 2C illustrates a transverse wave, which has a diameter d without changing the length Δh of the unit cylinder 2.
It is a wave that oscillates so that it changes only in the direction. further,
FIG. 2D illustrates a torsional wave, which is a wave that, when propagating from one circular end face to the other circular end face, causes a torsional rotation about a center line of a cylinder, and a transverse wave. Occurs with.

【0011】以上説明した各振動波は、被測定物の形状
及び大きさに応じて定まる周波数となる。例えば重心位
置を除き、かつ、縦振動およびねじれ振動(この明細書
におては横波を含むものとする)が生じる位置で被測定
物を加振し、そのときに被測定物に生じる定常振動波
を、非接触でピックアップし、それをスペクトル分析す
ると、低い周波数から順にいくつかのスペクトルのピー
クが立つ。
Each vibration wave described above has a frequency determined according to the shape and size of the object to be measured. For example, except for the position of the center of gravity, the measured object is excited at a position where longitudinal vibration and torsional vibration (including transverse waves in this specification) occur, and the steady vibration wave generated on the measured object at that time is excited. When picked up in a non-contact manner and spectrally analyzing it, some spectral peaks stand in order from a low frequency.

【0012】この発明の発明者による研究の結果、縦波
のn次のスペクトルの周波数と、(n+1)次のスペク
トルの周波数との差Δfに注目すると、この差Δfは被
測定物の劣化と1対1に対応しており、劣化が進むにつ
れて、差Δfは指数関数的に大きくなるものであること
が判明した。
As a result of the study by the inventor of the present invention, focusing on the difference Δf between the frequency of the nth-order spectrum of the longitudinal wave and the frequency of the (n + 1) th-order spectrum, this difference Δf indicates that the measured object is deteriorated. It is one-to-one correspondence, and it has been found that the difference Δf exponentially increases as the deterioration progresses.

【0013】これは、次のように考察することができ
る。すなわち、加振により被測定物には、それに固有の
定常波振動を生じ、その振動のため、前述したように、
その形状及び大きさにより定まる固有周波数位置に立つ
1次、2次、…のスペクトルを観測できる。そして、被
測定物の劣化の程度が変わらなければ、各スペクトルが
立つ周波数位置は変わらない。
This can be considered as follows. That is, due to the vibration, the measured object produces a standing wave vibration that is peculiar to it, and due to the vibration, as described above,
It is possible to observe the primary, secondary, ... Spectra standing at the natural frequency position determined by the shape and size. Then, unless the degree of deterioration of the object to be measured does not change, the frequency position at which each spectrum stands does not change.

【0014】しかし、一般に被測定物の劣化が進行する
と、物質を構成する粒子が粗大化したり、硬化したりす
る。そして、この劣化が所定以上進み、粗大化の度合い
がスレッショールド値を越えたり、鋳物などの場合にお
いては、黒鉛の偏析が進行すると、クラック(欠落)が
生じる。
However, in general, as the deterioration of the object to be measured progresses, the particles constituting the substance become coarse and harden. Then, this deterioration progresses by a predetermined amount or more, the degree of coarsening exceeds a threshold value, and in the case of a casting or the like, if segregation of graphite progresses, cracks (losses) occur.

【0015】そして、粒子の粗大化や硬化が生じると、
物質中を伝播する音波の速度が速くなり、高次の振動ほ
ど、より高い周波数となる。このため、n次のスペクト
ルの立つ周波数と、(n+1)次のスペクトルの立つ周
波数との差Δfは、劣化が進むほど、大きくなると考え
られる。そこで、この周波数差Δfを監視することによ
り被測定物の劣化を検知して、寿命を予測することがで
きると考えられる。
When the particles are coarsened or hardened,
The speed of the sound wave propagating through the substance becomes faster, and the higher the vibration, the higher the frequency. Therefore, it is considered that the difference Δf between the frequency at which the nth-order spectrum stands and the frequency at which the (n + 1) th-order spectrum stands becomes larger as the deterioration progresses. Therefore, it is considered that by monitoring the frequency difference Δf, it is possible to detect the deterioration of the object to be measured and predict the life.

【0016】ところで、被測定物の寿命は、主として使
用に供される部分の劣化により決定されるのが好まし
い。しかし、一般に、被測定物は、その主として使用に
供される部分が台座や基部などの他の部分と結合されて
いる構造を有している。このため、台座や基部に発生す
る小さな亀裂や穴などの影響を除去して、主たる使用部
分の劣化を検知できるようにすることが望ましい。
By the way, it is preferable that the life of the object to be measured is determined mainly by the deterioration of the portion used. However, in general, the object to be measured has a structure in which a portion mainly used for use is connected to other portions such as a pedestal and a base. Therefore, it is desirable to remove the influence of small cracks or holes generated in the pedestal or the base so as to detect the deterioration of the main use portion.

【0017】この発明の発明者による研究によれば、ね
じれ振動波よりも縦波の方が亀裂などの欠陥の影響を受
けにくいことが分かった。また、それも高次の縦波の方
がより欠陥の影響を受けにくいことが判明した。
According to the research conducted by the inventor of the present invention, it has been found that longitudinal waves are less susceptible to defects such as cracks than torsional vibration waves. It was also found that higher-order longitudinal waves are less susceptible to defects.

【0018】そこで、被測定物を、主たる使用部分で加
振して、前記のようなスペクトル分析を行ない、縦波の
高次のn次のスペクトルと、(n+1)次のスペクトル
の周波数差Δfを検知することが考えられる。ところ
が、一般に、被測定物を加振して、その振動波をピック
アップしてスペクトル分析すると、低次のスペクトルの
エネルギーが大きく、高次のスペクトルが検出しにくく
なる。
Therefore, the DUT is vibrated in the main use portion and the spectrum analysis as described above is performed, and the frequency difference Δf between the high-order n-th order spectrum of the longitudinal wave and the (n + 1) -th order spectrum. Can be detected. However, in general, when an object to be measured is vibrated and its vibration wave is picked up and spectrum-analyzed, the energy of the low-order spectrum is large and it becomes difficult to detect the high-order spectrum.

【0019】この発明の発明者は、さらなる研究を行な
った結果、主たる使用部分ではなく、その主たる使用部
分が結合している台座や基部を加振することで、主たる
使用部分の振動波に関する高次のスペクトルを安定に得
ることができることを発見した。
As a result of further research, the inventor of the present invention excites not the main use part but the pedestal or the base to which the main use part is connected, thereby increasing the vibration wave of the main use part. It was discovered that the following spectra can be obtained stably.

【0020】この発明による被測定物の寿命予測方法
は、上記の研究結果に基づくもので、主たる使用部分で
ある第1部分と、この第1部分と一体に、あるいはこの
第1部分と接合されて、結合されている第2部分とを具
備する被測定物の劣化の程度を検出して、当該被測定物
の寿命を予測する方法であって、前記被測定物の前記第
2部分で前記被測定物を加振し、前記被測定物に生じる
定常振動波をスペクトル分析し、前記定常振動波による
スペクトル群のうち、縦波のn次(nは2以上の整数)
のスペクトルが立つ周波数と、(n+1)次のスペクト
ルが立つ周波数との差Δfの変化により前記被測定物の
前記第1部分の劣化の程度を検知して、上記被測定物の
寿命を予測することを特徴とする。
The method of predicting the life of an object to be measured according to the present invention is based on the above-mentioned research results. The first part, which is the main part to be used, is integrated with the first part or is joined to the first part. A method of predicting the life of an object to be measured by detecting the degree of deterioration of the object to be measured, the method comprising: The object to be measured is vibrated, the stationary vibration wave generated in the object to be measured is subjected to spectrum analysis, and the nth order of the longitudinal wave (n is an integer of 2 or more) in the spectrum group of the stationary vibration wave
Of the spectrum of (1) and the frequency of the spectrum of the (n + 1) th order are detected, the degree of deterioration of the first portion of the measured object is detected to predict the life of the measured object. It is characterized by

【0021】[0021]

【作用】上記の構成のこの発明においては、被測定物を
加振して得た振動をスペクトル分析し、上記周波数差Δ
fを求める。この求めた周波数差Δfから、予め求めて
おいた上記周波数差Δfと劣化の程度との関係を参照す
ることにより、安全率を見込んで、あとどのくらい寿命
があるかを予測することができる。
In the present invention having the above-mentioned structure, the vibration obtained by vibrating the object to be measured is spectrally analyzed to obtain the frequency difference Δ
Find f. By referring to the relationship between the frequency difference Δf and the degree of deterioration obtained in advance from the obtained frequency difference Δf, it is possible to estimate the safety factor and predict how much life will be left.

【0022】[0022]

【実施例】以下、この発明による被測定物の寿命予測方
法および装置の一実施例を図を参照しながら説明する。
以下に説明する実施例は、被測定物が航空機のエンジン
のタービンブレードの場合の例である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method and apparatus for predicting the life of an object to be measured according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The embodiment described below is an example in which the DUT is a turbine blade of an aircraft engine.

【0023】この発明の発明者は、チタンを主成分とす
る材料のタービンブレードについて、その劣化について
研究した。まず、この例で対象としたタービンブレード
の構造について説明する。
The inventor of the present invention studied the deterioration of turbine blades made of a material containing titanium as a main component. First, the structure of the turbine blade targeted in this example will be described.

【0024】すなわち、この例のタービンブレードは、
例えば図3に示すような形状および構造を有している。
図3Aは、タービンブレードの斜視図であり、図3Bは
そのブレード部分の横断面図(図3AのX−X断面図)
である。この図3に示されるように、タービンブレード
は、ブレード(翼)部11と、このブレード部11が接
合されるプラットホーム部12と、プラットホーム部1
2に連続する脚部13とからなっている。
That is, the turbine blade of this example is
For example, it has a shape and structure as shown in FIG.
3A is a perspective view of a turbine blade, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the blade portion (X-X cross-sectional view of FIG. 3A).
Is. As shown in FIG. 3, the turbine blade includes a blade (blade) portion 11, a platform portion 12 to which the blade portion 11 is joined, and a platform portion 1.
It is composed of a leg portion 13 which is continuous with 2.

【0025】この場合、タービンブレードは内部が中実
のものではなく、図3Aで矢印で示すように、脚部13
側からブレード部11の内部に空気を送り込み、ブレー
ド部11から排出するようにするための流通路となる中
空部を備えている。ブレード部11は、図3Bの横断面
図にも示すように、全体として流線形状に構成されてい
るが、内部に脚部13の中空部に連通する中空部を有す
るため、流線形曲面の2枚の板部14と15とが、所定
の間隙をもって対向する状態で張り合わされたような構
造を有する。そして、ブレード部11の板部14と板部
15とは、所定の空気の流通路を形成するように、いく
つかの橋絡部16で連結されている。
In this case, the turbine blade is not solid inside, and the leg portion 13 is shown as indicated by an arrow in FIG. 3A.
A hollow portion is provided as a flow passage for sending air into the blade portion 11 from the side and discharging the air from the blade portion 11. As shown in the cross-sectional view of FIG. 3B, the blade portion 11 has a streamlined shape as a whole, but since it has a hollow portion communicating with the hollow portion of the leg portion 13 inside, it has a streamlined curved surface. The two plate portions 14 and 15 have a structure in which they are adhered in a state of facing each other with a predetermined gap. The plate portion 14 and the plate portion 15 of the blade portion 11 are connected by several bridging portions 16 so as to form a predetermined air flow passage.

【0026】ところで、ブレード部11は、板部14と
板部15とが、それぞれ別個のものが橋絡部16で接合
されて形成される場合と、ブレード部11全体が一体物
として形成される場合とがあるが、一般に、プラットホ
ーム部12とは別体のものとして生成される。そして、
そのブレード部11がプラットホーム部12の面12a
に対して、この面12aと、板部14と板部15の板面
方向とが直交する状態で結合部17で接合されてタービ
ンブレードが構成される。
By the way, the blade portion 11 is formed when the plate portion 14 and the plate portion 15 are formed separately by joining them at the bridging portion 16, and when the blade portion 11 is formed as a whole. In some cases, it is generally generated separately from the platform section 12. And
The blade portion 11 is a surface 12a of the platform portion 12.
On the other hand, the turbine blade is configured by joining the surface 12a and the plate portion 14 and the plate portion 15 in the plate surface direction orthogonal to each other at the joint portion 17.

【0027】このタービンブレードは、主としてブレー
ド部11が使用に供され、劣化を生じる。そこで、この
ブレード部11における劣化を知ることが重要である。
この実施例においては、このタービンブレードのブレー
ド部11の劣化を知るために、タービンブレードを加振
して、その振動波をスペクトル分析するものであるが、
その加振位置はブレード部11ではなく、プラットホー
ム部12あるいは脚部13の、縦波が必ず生じる所定位
置とされる。
In this turbine blade, the blade portion 11 is mainly used and deteriorates. Therefore, it is important to know the deterioration of the blade portion 11.
In this embodiment, in order to know the deterioration of the blade portion 11 of the turbine blade, the turbine blade is vibrated and its vibration wave is spectrally analyzed.
The vibration position is not the blade part 11, but the predetermined position of the platform part 12 or the leg part 13 where a longitudinal wave is always generated.

【0028】図4は、タービンブレードに対する加振位
置およびその加振位置で加振を行なったときのタービン
ブレードの振動波をピックアップするマイクロホンなど
の振動センサの配置例を説明するための図である。な
お、図4において、18は、クッション材であり、ター
ビンブレードは、加振されるときには、このクッション
材18上に載置されるものである。
FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration position with respect to the turbine blade and an arrangement example of a vibration sensor such as a microphone for picking up a vibration wave of the turbine blade when vibration is performed at the vibration position. . In FIG. 4, reference numeral 18 denotes a cushion material, and the turbine blade is placed on the cushion material 18 when being vibrated.

【0029】図4において、位置Paは、プラットホー
ム部12に対して加振するときの加振位置の例である。
すなわち、図示のように、この位置Paは、プラットホ
ーム部12のブレード部11の厚み方向とは交差する方
向に左右に張り出すリップ部12R、12Lの一方のリ
ップ部12Rに存在する。この例の場合、リップ部12
Rのブレード部11の厚み方向の長さをL1としたと
き、加振位置Paは、リップ部12Rのブレード部11
の凸の曲面側の端部から、L1/3の距離のところであ
る。そして、この位置Paを、図中矢印で示すように、
リップ部12Rの、その張り出し方向側から、例えば衝
撃を加えることにより加振を行なう。
In FIG. 4, position Pa is an example of a vibration position when vibration is applied to the platform portion 12.
That is, as shown in the drawing, this position Pa is present on one of the lip portions 12R, 12L which projects laterally in a direction intersecting the thickness direction of the blade portion 11 of the platform portion 12. In the case of this example, the lip portion 12
When the length of the R blade portion 11 in the thickness direction is L1, the vibration position Pa is determined by the blade portion 11 of the lip portion 12R.
Is at a distance of L1 / 3 from the end of the convex curved surface side. Then, this position Pa is, as shown by an arrow in the figure,
The lip portion 12R is vibrated by applying an impact, for example, from the side in which the lip portion 12R extends.

【0030】これに対して、振動センサ19は、リップ
部12Rとは反対側のリップ部12L側に設けられる。
この例の場合には、脚部13のリップ部12L側の端面
13Eに対向して振動センサ19は設けられる。そし
て、この場合、振動センサ19の中心位置Poが、脚部
13の端面13Eの厚さL2の中心位置に合致するよう
に配置されている。また、振動センサ19の中心位置P
oは、リップ部12Lの下端部から、例えば15mm程
度、下方とされる。
On the other hand, the vibration sensor 19 is provided on the side of the lip portion 12L opposite to the lip portion 12R.
In the case of this example, the vibration sensor 19 is provided so as to face the end surface 13E of the leg portion 13 on the lip portion 12L side. In this case, the center position Po of the vibration sensor 19 is arranged so as to match the center position of the thickness L2 of the end surface 13E of the leg portion 13. Further, the center position P of the vibration sensor 19
o is, for example, about 15 mm below the lower end of the lip portion 12L.

【0031】また、図4において、位置Pbは、脚部1
3に対して加振するときの加振位置の例である。すなわ
ち、図4Aに示すように、この位置Pbは、脚部13
の、プラットホーム部12のリップ部12R側の端面1
3F内であって、振動センサ19の中心位置Poとほぼ
一致するリップ部12Rの下方位置である。そして、図
4Bに示すように、この例の場合、脚部13のブレード
部11の厚み方向の長さをL2としたとき、加振位置P
bは、脚部13のブレード部11の凸の曲面側の端部か
ら、L2/3の距離のところである。そして、この位置
Pbを、リップ部12Rの、図中矢印で示すように、そ
の張り出し方向側から、例えば衝撃を加えることにより
加振を行なう。この加振位置Pbの場合でも、振動セン
サ19の位置は、図4の通りでよい。
In FIG. 4, the position Pb is the leg 1
3 is an example of a vibration position when vibration is applied to No. 3. That is, as shown in FIG. 4A, this position Pb is
End face 1 of the platform portion 12 on the lip portion 12R side
The position is within 3F and below the lip portion 12R that substantially coincides with the center position Po of the vibration sensor 19. Then, as shown in FIG. 4B, in this example, when the length of the blade portion 11 of the leg portion 13 in the thickness direction is L2, the vibration position P
b is a distance of L2 / 3 from the convex curved end of the blade portion 11 of the leg portion 13. Then, the position Pb is vibrated by applying a shock, for example, from the projecting direction side of the lip portion 12R as indicated by an arrow in the figure. Even in the case of this vibration position Pb, the position of the vibration sensor 19 may be as shown in FIG.

【0032】これら位置Paおよび位置Pbでタービン
ブレードを加振し、その振動波を振動センサ19でピッ
クアップしてスペクトル分析した結果と、ブレード部1
1の部分を加振した場合とを比べると、次のようにな
る。
The turbine blade is vibrated at these positions Pa and Pb, the vibration wave is picked up by the vibration sensor 19 and the spectrum is analyzed.
The following is a comparison with the case where the part 1 is excited.

【0033】すなわち、発明者は、ブレード部11の図
4の位置Pcで加振を行なって、そのスペクトル分析を
行なった結果と、前記位置PaおよびPbでの加振の結
果のスペクトル分析結果を比較した。ここで、位置Pc
は、ブレード部11の重心位置を除き、かつ、ブレード
部11の断面2次モーメントの中心位置上を除いた位置
であり、曲げ振動モード(縦波)と、ねじれ振動モード
が生じる位置である。
That is, the inventor conducted the vibration analysis at the position Pc of the blade portion 11 shown in FIG. 4 and the spectrum analysis result and the spectrum analysis result of the vibration results at the positions Pa and Pb. Compared. Here, the position Pc
Is a position excluding the position of the center of gravity of the blade portion 11 and excluding the center position of the second moment of area of the blade portion 11, and is a position where a bending vibration mode (longitudinal wave) and a torsional vibration mode occur.

【0034】図5は、位置Pcで加振した場合のスペク
トル分布図である。この図5に示すように、ブレード部
11の大きさと、前記の各振動モードの成分に応じた周
波数位置にスペクトルのピーク21、22、23、2
4、25、26、27が得られる。これらのスペクトル
のピーク21〜27が立つ周波数を低い方から順に、f
1、f2、f3、f4、f5、f6、f7とすると、周
波数f1、f2、f3のスペクトルは、それぞれ、1次
の曲げ振動モード、1次のねじれ振動モード、1次の両
振動モードの混合したものによるスペクトル群であり、
また、周波数f4、f5、f6およびf7のスペクトル
は、それぞれ、2次の曲げ振動モード、2次のねじれ振
動モード、2次の両振動モードの混合したものによるス
ペクトル群である。
FIG. 5 is a spectrum distribution diagram when vibration is applied at the position Pc. As shown in FIG. 5, the peaks 21, 22, 23, 2 of the spectrum are located at frequency positions corresponding to the size of the blade portion 11 and the components of the respective vibration modes.
4, 25, 26, 27 are obtained. The frequencies at which the peaks 21 to 27 of these spectra stand are set in order from the lowest to f
1, f2, f3, f4, f5, f6, and f7, the spectra of frequencies f1, f2, and f3 are respectively the first bending vibration mode, the first torsional vibration mode, and the first both vibration modes. It is a group of spectra due to
The spectra of frequencies f4, f5, f6, and f7 are a group of spectra obtained by mixing the secondary bending vibration mode, the secondary torsional vibration mode, and the secondary both vibration modes, respectively.

【0035】ここで、周波数f4〜f7のスペクトル2
4〜27の群は、ブレード部11が板部14と板部15
とからなり、一般に板部14と板部15の、図3のブレ
ード部11の横方向の寸法(板部14、15の曲面のカ
ーブの長さ)が異なることにより、生じる成分である。
ブレード部11が2枚の板部からなるものではなく、1
枚の板状のものである場合には、スペクトル21〜23
の群は生じるが、スペクトル24〜27の群は生じな
い。
Here, the spectrum 2 of frequencies f4 to f7
In the group of 4 to 27, the blade portion 11 is the plate portion 14 and the plate portion 15.
In general, this is a component that occurs when the plate portion 14 and the plate portion 15 have different lateral dimensions (the curved lengths of the curved surfaces of the plate portions 14 and 15) of the blade portion 11 in FIG.
The blade portion 11 does not consist of two plate portions, but 1
In the case of one plate, the spectra 21 to 23
, But the groups of spectra 24-27 do not.

【0036】そして、周波数f3のスペクトルは、板部
14あるいは板部15の一方による振動から他方の板部
の縦振動に推移するときの成分であり、また、周波数f
6および周波数f7は、板部14あるいは板部15の他
方の板部の振動から、一方の板部の高調波の振動に推移
するときの成分と考えられる。周波数f6と周波数f7
に分かれるのは、2次以上の高次の振動になると、板部
14と板部15との厚さの違いに基づいて、振動周波数
が異なり始めるためである。したがって、板部14と板
部15との厚さが異なれば(一般にはそうなってい
る)、これより高次の振動については、4つのスペクト
ルのピークを一方の板部に対応するスペクトルの群とし
て考えることができる。
The spectrum of the frequency f3 is a component when the vibration of one of the plate portion 14 and the plate portion 15 changes to the longitudinal vibration of the other plate portion, and the frequency f3
6 and the frequency f7 are considered to be components when the vibration of the other plate portion of the plate portion 14 or the plate portion 15 transits to the vibration of the higher harmonic wave of the one plate portion. Frequency f6 and frequency f7
The reason why the vibration frequency is divided into two is that when the vibration is of a second or higher order, the vibration frequency starts to differ based on the difference in thickness between the plate portion 14 and the plate portion 15. Therefore, if the plate portion 14 and the plate portion 15 have different thicknesses (generally, this is the case), for higher-order vibrations, the peaks of the four spectra will be grouped into spectra corresponding to one plate portion. Can be thought of as

【0037】そして、この図5に現れない周波数f8の
スペクトルが、板部14と板部15とに分かれていない
1枚板のときに生じる縦波の2次の成分であり、これが
前述した疎密波としての縦波となる。しかし、図5か
ら、類推できるように、これ以上の高次のスペクトル
は、1次のスペクトルf1のエネルギーが大きいことか
ら、かなり減衰してそれを検出することは困難である。
この場合の周波数f8以上の高次のスペクトルの図につ
いては、省略する。
The spectrum of the frequency f8 that does not appear in FIG. 5 is the secondary component of the longitudinal wave generated when one plate is not divided into the plate portion 14 and the plate portion 15. It becomes a longitudinal wave as a wave. However, as can be inferred from FIG. 5, since the energy of the first-order spectrum f1 is large, it is difficult to detect the higher-order spectrum since it is considerably attenuated.
Illustrations of higher-order spectra at frequencies f8 and above in this case are omitted.

【0038】これに対して、ブレード部11でないプラ
ットホーム部12の位置Paあるいは脚部13の位置P
bで加振した場合には、前記の周波数f8以上の高いス
ペクトル成分をも比較的安定に得ることができる。この
ときの周波数f8以上のスペクトル分布の例を図6に示
す。なお、この加振位置PaまたはPbでの周波数f1
〜f7のスペクトル分布についての図示は省略する。
On the other hand, the position Pa of the platform portion 12 other than the blade portion 11 or the position P of the leg portion 13
When vibrating at b, it is possible to relatively stably obtain a high spectral component of the frequency f8 or higher. FIG. 6 shows an example of the spectrum distribution at the frequency f8 or higher at this time. The frequency f1 at the vibration position Pa or Pb
Illustrations of the spectral distributions of to f7 are omitted.

【0039】図6においては、周波数がf8〜f16ま
での9つのスペクトルのピーク31〜39が得られてい
るが、そのうち周波数f8のスペクトル31と、周波数
f16のスペクトル39が、板部14と板部15とに分
かれていない1枚板のときに生じる縦波の2次と3次の
成分である。そして、周波数f8のスペクトル31から
周波数f11のスペクトル34までが板部14、板部1
5の一方によるスペクトル群、また、周波数f12のス
ペクトル35から周波数f15のスペクトル38までが
板部14、板部15の他方によるスペクトル群である。
In FIG. 6, nine spectrum peaks 31 to 39 having frequencies f8 to f16 are obtained. Among them, the spectrum 31 of the frequency f8 and the spectrum 39 of the frequency f16 are the plate portion 14 and the plate. These are the secondary and tertiary components of the longitudinal wave generated when a single plate is not divided into the part 15. Then, from the spectrum 31 of the frequency f8 to the spectrum 34 of the frequency f11, the plate portion 14 and the plate portion 1
5 is a spectrum group by one side, and the spectrum 35 of the frequency f12 to the spectrum 38 of the frequency f15 is a spectrum group by the other side of the plate portion 14 and the plate portion 15.

【0040】この明細書では、説明の便宜上、周波数f
8のスペクトルを縦波の2次のスペクトル、周波数f1
6のスペクトルを縦波の3次のスペクトルと、以下呼ぶ
ことにする。
In this specification, for convenience of explanation, the frequency f
8 spectrum is the secondary spectrum of the longitudinal wave, frequency f1
The spectrum of No. 6 will be referred to as a longitudinal wave third-order spectrum hereinafter.

【0041】この発明の発明者は、前述もしたように、
縦波の2次のスペクトルが立つ周波数f8と、縦波の3
次のスペクトルが立つ周波数f16との差Δfについ
て、タービンブレードの使用回数、例えば航空機のいわ
ゆるフライト回数、または使用時間例えばフライト時間
との関係を計測した結果、図7に示すような関係曲線を
得た。この曲線の関数は、 Δf=exp(am) ……(2) で表される指数関数である。ここで、定数aはタービン
ブレードの大きさに応じた値で、タービンブレードを実
測することで容易に定めることができる。mは使用回数
または使用時間で、この例ではフライト回数である。以
下、この曲線を寿命予測曲線と呼ぶことにする。
The inventor of the present invention, as described above,
The frequency f8 at which the secondary spectrum of the longitudinal wave stands and the longitudinal wave of 3
Regarding the difference Δf with the frequency f16 at which the next spectrum stands, as a result of measuring the relationship between the number of times the turbine blade is used, for example, the so-called number of flights of the aircraft, or the operating time, for example, the flight time, a relationship curve as shown in FIG. 7 is obtained. It was The function of this curve is an exponential function represented by Δf = exp (am) (2). Here, the constant a is a value according to the size of the turbine blade, and can be easily determined by actually measuring the turbine blade. m is the number of times of use or the time of use, which is the number of flights in this example. Hereinafter, this curve will be referred to as a life prediction curve.

【0042】すなわち、この図7の寿命予測曲線から、
タービンブレードの使用回数が増加して劣化してゆくに
従って、周波数差Δfが指数関数的に上昇することが分
かった。そして、この指数関数上において、周波数差Δ
fが所定のスレッショールド値thを越えると、タービ
ンブレードに亀裂などの欠陥が生じてしまうことが判明
した。
That is, from the life prediction curve of FIG.
It has been found that the frequency difference Δf exponentially increases as the number of times the turbine blade is used increases and deteriorates. Then, on this exponential function, the frequency difference Δ
It has been found that when f exceeds a predetermined threshold value th, defects such as cracks occur in the turbine blade.

【0043】この場合、スレッショールド値は、寿命予
測曲線の傾き角θ(図7参照)の正接、つまりtanθ
について定められるものであり、tanθの値が設定値
を越えたときの周波数差Δfが前記スレッショールド値
thとなる。
In this case, the threshold value is the tangent of the inclination angle θ (see FIG. 7) of the life prediction curve, that is, tan θ.
The frequency difference Δf when the value of tan θ exceeds the set value is the threshold value th.

【0044】以上のことから、タービンブレードを、そ
の使用後、衝撃法などの加振方法によって加振し、その
振動をピックアップして、スペクトル分析して、前記周
波数差Δfを求め、この周波数差Δfが、前記の寿命予
測曲線上、どの位置にあるかを調べることにより、実際
の使用回数(フライト回数)が分からなくても、スレッ
ショールド値thまで、あと何回あるいは何時間、使用
可能であるかという当該タービンブレードの寿命を予測
することができる。
From the above, after the turbine blade has been used, it is vibrated by a vibrating method such as an impact method, the vibration is picked up, and the spectrum is analyzed to obtain the frequency difference Δf. By checking the position of Δf on the above life prediction curve, it is possible to use it up to the threshold value th, how many times or for hours, even if the actual number of times of use (the number of flights) is unknown. It is possible to predict the life of the turbine blade.

【0045】次に、以上述べた方法を適用した寿命予測
装置の一実施例を、図を参照しながら説明する。図1
は、この例の装置の一実施例を示し、41は被測定物
で、この例では、タービンブレードである。図1では省
略したが、被測定物41は、図4の加振位置の説明の図
に示したように、クッション材上に載置されている。4
2は加振装置、43は、例えばマイクロコンピュータを
有する制御装置である。
Next, an embodiment of the life predicting apparatus to which the above-mentioned method is applied will be described with reference to the drawings. FIG.
Shows an embodiment of the device of this example, 41 is the object to be measured, in this example, a turbine blade. Although not shown in FIG. 1, the DUT 41 is placed on the cushion material as shown in the diagram for explaining the vibration position in FIG. Four
Reference numeral 2 is a vibration device, and 43 is a control device having, for example, a microcomputer.

【0046】制御装置43は、加振装置42を駆動し、
前述の図4に示した加振位置Paあるいは位置Pbにお
いて被測定物41であるタービンブレードを加振する。
この例では、加振装置42は、例えば振り子状におもり
等の衝撃物により被測定物41を、例えばインパルス衝
撃する。おもりの駆動機構は、衝撃後、おもりが被測定
物から即座に離れるようにカム機構等により構成され
る。なお、加振は、1回ではなく、複数回行なってもよ
く、しかも、同じ位置ではなく、位置P1とP2の両方
で加振するようにしてもよい。
The control device 43 drives the vibration device 42,
The turbine blade that is the object 41 to be measured is vibrated at the vibration position Pa or position Pb shown in FIG.
In this example, the vibrating device 42 impacts the DUT 41 with, for example, a pendulum-like impacting object such as a weight. The drive mechanism of the weight is configured by a cam mechanism or the like so that the weight is immediately separated from the object to be measured after the impact. It should be noted that the vibration may be performed a plurality of times instead of once, and the vibration may be performed at both the positions P1 and P2 instead of at the same position.

【0047】以上のようにして、加振された被測定物4
1の振動は、無接触で出力振動受信装置44の振動セン
サ45で検出され、電気信号に変換され、シグナルコン
ディショナー46にて所定の信号処理がなされる。セン
サ45は、図4に示したセンサ19の位置に設置され
る。このセンサ45は、振動を検出できるものであれ
ば、どのようなものでも使用でき、変位計等を用いるこ
ともできる。もっとも、周囲からの雑音振動をできるだ
け拾わないようにするために、被測定物41の方向に鋭
い指向性を有するものが好ましい。
The object to be measured 4 vibrated as described above
The vibration of No. 1 is contactlessly detected by the vibration sensor 45 of the output vibration receiving device 44, converted into an electric signal, and subjected to predetermined signal processing by the signal conditioner 46. The sensor 45 is installed at the position of the sensor 19 shown in FIG. Any sensor can be used as the sensor 45 as long as it can detect vibration, and a displacement meter or the like can also be used. However, in order to prevent noise and vibration from the surroundings to be picked up as much as possible, it is preferable to have a sharp directivity in the direction of the DUT 41.

【0048】シグナルコンディショナー46では、電気
信号が増幅され、また、不要高低域成分の除去(トレン
ドの除去)などが行われる。
In the signal conditioner 46, the electric signal is amplified, and unnecessary high and low frequency components are removed (trend is removed).

【0049】出力振動受信装置44からの電気信号は、
演算処理・判定装置50に供給される。この演算処理・
判定装置50は、例えばマイクロコンピュータを有し、
ソフトウェアにより後述の演算処理及び判定動作をなす
ものであるが、この処理を機能ブロックで示すと、図1
のようになる。
The electric signal from the output vibration receiver 44 is
It is supplied to the arithmetic processing / determination device 50. This calculation process
The determination device 50 has, for example, a microcomputer,
The calculation processing and the determination operation described later are performed by software, and this processing is shown in a functional block diagram of FIG.
become that way.

【0050】ところで、ここで問題にする振動は、その
被測定物の形状が持つ固有振動である。しかし、被測定
物を強制的に振動させた場合、その強制振動などが固有
振動(定常波としての縦振動)と混在することになる。
そこで、これら固有振動以外をできるだけ除去すること
が望ましい。この例では次のようにしてこの要求を満た
している。
By the way, the vibrations of concern here are the natural vibrations of the shape of the object to be measured. However, when the measured object is forcibly vibrated, the forced vibration and the like are mixed with the natural vibration (longitudinal vibration as a standing wave).
Therefore, it is desirable to remove as much as possible other than these natural vibrations. In this example, this requirement is satisfied as follows.

【0051】強制振動に対しては、センサ45からの信
号の測定開始点を、加振時から所定時間経過した時点と
することで、影響を除去するようにする。すなわち、被
測定物41をインパルス衝撃法により加振する場合に
は、衝撃を与える等して加振した直後から少し時間を経
過した時点から測定を開始する。
With respect to the forced vibration, the influence is removed by setting the measurement start point of the signal from the sensor 45 to the time point when a predetermined time has elapsed after the vibration. That is, when the object 41 to be measured is vibrated by the impulse impact method, the measurement is started from a point in time just after a short time has passed immediately after vibrating by giving an impact or the like.

【0052】この場合の衝撃時から測定を開始するまで
の時間は、次のようにして定めることができる。すなわ
ち、被測定物41中を伝わる音波の速度cは、そのヤン
グ率E(弾性係数)とその物体の密度ρによって異な
り、 c2 =E/ρ の関係がある。そして、例えば、この例のインパルス衝
撃法による場合、衝撃直後からピックアップした振動の
時系列波形は図8Aのようになる。
In this case, the time from the time of impact to the start of measurement can be determined as follows. That is, the velocity c of the sound wave propagating through the DUT 41 differs depending on the Young's modulus E (elastic coefficient) and the density ρ of the object, and has a relationship of c 2 = E / ρ. Then, for example, in the case of the impulse impact method of this example, the time series waveform of the vibration picked up immediately after the impact is as shown in FIG. 8A.

【0053】この図8Aの波形からもわかるように、加
振後の振動は地震波の場合と同じであるので、上記のよ
うに速度の速い縦波や遅い波が混在しており、また、振
動に強制振動が残り、被測定物41の形状に特有の固有
振動波形になっていない。この形状に特有の固有振動波
は、例えばコマの「さいさ運動」のように、停止する少
し前に、観測されるものであると考えられる。このた
め、図8Bのような矩形波のウインドーW1 を設定し、
このウインドーW1 によって、この例では振動波を抽出
する。
As can be seen from the waveform of FIG. 8A, since the vibration after the vibration is the same as that of the seismic wave, the longitudinal wave and the slow wave having a high velocity are mixed as described above, and the vibration However, the forced vibration remains, and the natural vibration waveform peculiar to the shape of the DUT 41 is not formed. It is considered that the natural vibration wave peculiar to this shape is observed shortly before the stop, for example, in the “small motion” of the top. For this reason, we set a rectangular wave window W1 as shown in Fig. 8B,
In this example, an oscillating wave is extracted by this window W1.

【0054】すなわち、演算処理・判定装置50に入力
された電気信号はゲート手段51に供給される。そし
て、ウインドーW1 形成手段52からの前記のウインド
ー信号W1 により、加振すなわち衝撃後の被測定物41
の振動から、被測定物41の形状の固有振動成分が抽出
される。ウインドー形成手段52では、制御装置43か
らの加振開始の情報を受け、衝撃直後からウインドーW
1 の立ち上げ時点までの時間と、ウインドー幅を設定す
る。図8の例では、衝撃直後から20msec経過した時点
からウインドーW1 を立ち上げ、200msecのウインド
ー幅を設定する。
That is, the electric signal input to the arithmetic processing / determination device 50 is supplied to the gate means 51. Then, by the window signal W1 from the window W1 forming means 52, the object 41 to be measured after the vibration, that is, the impact.
The natural vibration component of the shape of the DUT 41 is extracted from the vibration. The window forming means 52 receives the information on the start of vibration from the control device 43, and immediately after the impact, the window W
Set the time until the start-up of 1 and the window width. In the example of FIG. 8, the window W1 is started up at a time point 20 msec after the impact and a window width of 200 msec is set.

【0055】以上のようにして、ウインドーW1 により
被測定物41の形状の固有振動成分が抽出される。そし
て、その固有振動部分がA/D変換手段53でデジタル
データに変換され、メモリ手段54に書き込まれる。そ
して、メモリ手段54からのこのデジタルデータが読み
出され、スペクトル分析手段55に供給され、スペクト
ル分析される。そして、スペクトル分析手段55では、
スペクトルのピークを周波数の低い方から順に検出し、
8番目および16番目として縦波の2次のスペクトル3
1および3次のスペクトル39を検出すると共に、それ
らの周波数f8および周波数f16を検出する。
As described above, the natural vibration component of the shape of the DUT 41 is extracted by the window W1. Then, the natural vibration portion is converted into digital data by the A / D conversion means 53 and written in the memory means 54. Then, this digital data is read from the memory means 54, supplied to the spectrum analysis means 55, and spectrum-analyzed. Then, in the spectrum analysis means 55,
The peaks of the spectrum are detected in order from the lowest frequency,
Second-order spectrum of longitudinal wave 3 as 8th and 16th
The spectrum 39 of the first and third orders is detected, and their frequencies f8 and f16 are detected.

【0056】このスペクトル分析手段55の後段のΔf
演算手段56は、スペクトル分析結果からの前記周波数
f8および周波数f16を受けて、両者の周波数差Δf
=f16−f8を算出する。そして、算出した周波数差
Δfの値を寿命予測判定手段57に送る。
Δf in the latter stage of the spectrum analysis means 55
The calculation means 56 receives the frequency f8 and the frequency f16 from the spectrum analysis result, and determines the frequency difference Δf between them.
= F16-f8 is calculated. Then, the calculated value of the frequency difference Δf is sent to the life prediction judgment means 57.

【0057】この寿命予測判定手段57に対しては、寿
命予測曲線メモリ58が接続されている。この寿命予測
曲線メモリ58には、被測定物の大きさに関する定数a
をパラメータとして、複数の寿命予測曲線の情報が蓄え
られている。この情報には、安全率を見込んだ寿命のス
レッショールド値も含まれている。
A life prediction curve memory 58 is connected to the life prediction determination means 57. The life prediction curve memory 58 stores a constant a relating to the size of the object to be measured.
Using as a parameter, information on a plurality of life prediction curves is stored. This information also includes the life threshold value for the safety factor.

【0058】そして、寿命予測判定手段57は、パラメ
ータとして予め与えられている定数aを元に、この定数
aの寿命予測曲線の情報をメモリ58から読み出し、例
えば内蔵のバッファメモリに蓄える。
Then, the life prediction judging means 57 reads information on the life prediction curve of the constant a from the memory 58 based on the constant a given in advance as a parameter, and stores it in, for example, a built-in buffer memory.

【0059】そして、演算手段56で算出された周波数
差Δfと、バッファメモリに記憶した寿命予測曲線とを
照合し、スレッショールド値を参照して寿命を予測す
る。そして、その予測結果、例えば、その後の使用可能
回数や時間の情報を、制御装置53に送る。
Then, the frequency difference Δf calculated by the calculating means 56 is collated with the life prediction curve stored in the buffer memory, and the life is predicted by referring to the threshold value. Then, the prediction result, for example, the information on the number of times of possible use and the time thereafter is sent to the control device 53.

【0060】制御装置53は、予測結果を出力手段60
に送る。出力手段60は、予測結果の使用可能回数や使
用可能時間の情報をディスプレイに表示したり、記録紙
にプリントアウトする。あるいは、音声により知らせ
る。
The controller 53 outputs the prediction result to the output means 60.
Send to The output unit 60 displays information about the number of times the prediction result can be used and the usable time on a display, or prints out the information on recording paper. Alternatively, voice notification is given.

【0061】なお、以上の例では、縦波の2次と3次の
スペクトルの周波数差により、被測定物の寿命を予測す
るようにしたが、より高次のスペクトルが安定に得られ
る場合には、より高次のスペクトルの周波数差を用いて
も勿論よい。
In the above example, the life of the object to be measured is predicted based on the frequency difference between the second-order and third-order longitudinal wave spectra. However, when higher-order spectra can be stably obtained. May of course use the frequency difference of higher order spectra.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、主たる使用部分である第1部分と、この第1部分と
一体に、あるいはこの第1部分と接合されて、結合され
ている第2部分とを具備する被測定物を、前記第2部分
で加振し、この被測定物に生じる定常波振動のうちの縦
波のスペクトルの2次以上のn次のスペクトルと(n+
1)次のスペクトルとの周波数差Δfが、被測定物の劣
化の程度に応じて変化することを利用して、前記周波数
差Δfを求めることにより、被測定物の寿命を予測する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the first portion, which is the main usage portion, and the first portion, which is integrally connected to the first portion or joined to the first portion, are joined together. An object to be measured having two parts is vibrated by the second part, and a second or higher order n-th spectrum of a longitudinal wave spectrum of a standing wave vibration generated in the object to be measured and (n +
1) By utilizing the fact that the frequency difference Δf from the next spectrum changes according to the degree of deterioration of the measured object, the life of the measured object can be predicted by obtaining the frequency difference Δf. .

【0063】この発明においては、被測定物の手段たる
使用部分である第1部分ではなく、第2部分で被測定物
を加振することにより、高次の縦波のスペクトルを検出
することが容易である。そして、縦波が傷などの影響を
受けにくく、しかも、高次になるほど、傷などの影響を
さらに受けにくくなるので、この発明によれば、安定に
高次のスペクトルの周波数差を利用した被測定物の寿命
予測を行なうことができる。
In the present invention, it is possible to detect the spectrum of a higher-order longitudinal wave by vibrating the object to be measured with the second part, not the first part, which is the part used as means for the object to be measured. It's easy. Further, since the longitudinal wave is less likely to be affected by scratches and the higher the order is, the more difficult it is to be affected by scratches. Therefore, according to the present invention, it is possible to stably use the frequency difference of the higher-order spectrum. It is possible to predict the life of the measured object.

【0064】そして、この発明の場合には、被測定物を
加振して、その結果生じる被測定物の定常波振動を、非
接触でピックアップすることにより、寿命を予測するこ
とができるので、センサを被測定物に接触する場合のよ
うに、被測定物に傷を付けたり、寿命予測のために、被
測定物を劣化させてしまうようなことはない。
In the case of the present invention, the life of the sensor can be predicted by vibrating the object to be measured and picking up the resulting standing wave vibration of the object to be measured without contact. As in the case of contacting the object to be measured, the object to be measured is not scratched, and the object to be measured is not deteriorated for life prediction.

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

【図1】この発明による被測定物の寿命予測装置の一実
施例のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an apparatus for predicting the life of an object to be measured according to the present invention.

【図2】被測定物に生じる定常波振動を説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining standing wave vibration occurring in an object to be measured.

【図3】被測定物の例であるタービンブレードの構造の
例を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the structure of a turbine blade that is an example of an object to be measured.

【図4】この発明による方法および装置における被測定
物の加振位置の例を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a vibration position of an object to be measured in the method and apparatus according to the present invention.

【図5】被測定物の主たる使用部分を加振したときに得
られる定常振動波のスペクトル分布を説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a spectral distribution of a stationary vibration wave obtained when a main use portion of the measured object is vibrated.

【図6】この発明による方法により被測定物を加振した
ときに得られる定常振動波の高次のスペクトル分布を説
明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a higher-order spectrum distribution of a stationary vibration wave obtained when a measured object is excited by the method according to the present invention.

【図7】この発明による寿命予測装置において使用する
寿命予測曲線の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a life prediction curve used in the life prediction apparatus according to the present invention.

【図8】図1の例の一部の説明のための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a part of the example in FIG. 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 被測定物 42 加振装置 43 制御装置 44 出力振動受信装置 55 スペクトル分析手段 56 Δf演算手段 57 寿命予測手段 58 寿命予測曲線メモリ 41 Object to be Measured 42 Vibrating Device 43 Control Device 44 Output Vibration Receiving Device 55 Spectral Analysis Means 56 Δf Calculating Means 57 Life Prediction Means 58 Life Prediction Curve Memory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主たる使用部分である第1部分と、この第
1部分と一体に、あるいはこの第1部分と接合されて、
結合されている第2部分とを具備する被測定物の劣化の
程度を検出して、当該被測定物の寿命を予測する方法で
あって、 前記被測定物の前記第2部分で前記被測定物を加振し、 前記被測定物に生じる定常振動波をスペクトル分析し、 前記定常振動波によるスペクトル群のうち、縦波のn次
(nは2以上の整数)のスペクトルが立つ周波数と、
(n+1)次のスペクトルが立つ周波数との差Δfの変
化により前記被測定物の前記第1部分の劣化の程度を検
知して、上記被測定物の寿命を予測するようにした被測
定物の寿命予測方法。
1. A first part, which is a main use part, and an integral part of the first part, or a joint with the first part,
A method of predicting the life of an object to be measured by detecting the degree of deterioration of the object to be measured, which comprises a second part connected to the object to be measured. An object is vibrated, a stationary vibration wave generated in the measured object is spectrum-analyzed, and a frequency of an nth-order (n is an integer of 2 or more) spectrum of a longitudinal wave in a spectrum group of the stationary vibration wave,
(N + 1) The degree of deterioration of the first portion of the measured object is detected by the change in the difference Δf from the frequency at which the next spectrum stands, and the lifetime of the measured object is predicted. Life prediction method.
【請求項2】主たる使用部分である第1部分と、この第
1部分と一体に、あるいはこの第1部分と接合されて、
結合されている第2部分とを具備する被測定物を、前記
第2部分において加振する加振手段と、 上記被測定物の振動をピックアップし、電気信号に変換
するピックアップ手段と、 このピックアップ手段からの信号を受け、上記被測定物
の定常振動波をスペクトル分析し、前記定常振動波によ
るスペクトル群のうち、縦波のn次(nは2以上の整
数)のスペクトルが立つ周波数と、(n+1)次のスペ
クトルが立つ周波数との差Δfを求める手段と、 上記差Δfと、上記被測定物の使用状況との関係曲線か
ら上記被測定物の前記第1部分の劣化の程度を検知して
寿命を予測する予測手段と、 上記予測の結果を出力する出力手段とを備える被測定物
の寿命予測装置。
2. A first portion, which is a main use portion, and an integral part of the first portion, or by being joined to the first portion,
A vibrating means for vibrating the object to be measured, which includes the second part connected to the second part, and a pick-up means for picking up the vibration of the object to be measured and converting it into an electric signal; Receiving a signal from the means, spectrum-analyzing the stationary vibration wave of the object to be measured, and in the spectrum group of the stationary vibration wave, a frequency at which an nth-order (n is an integer of 2 or more) spectrum of a longitudinal wave stands. A means for obtaining a difference Δf from the frequency at which the (n + 1) th-order spectrum stands, and a degree of deterioration of the first portion of the measured object is detected from a relationship curve between the difference Δf and the usage state of the measured object. And a life predicting device for predicting the life, and a life predicting device for an object to be measured, which comprises an output means for outputting the result of the prediction.
【請求項3】請求項2に記載の被測定物の寿命予測装置
において、 上記予測手段は、上記被測定物の使用状況と上記差Δf
との関係曲線を示す情報を記憶する記憶手段を有してお
り、 上記記憶手段の情報を参照して、上記求められた差Δf
から、上記被測定物の寿命を予測するようにした被測定
物の寿命予測装置。
3. The life predicting apparatus for an object to be measured according to claim 2, wherein the predicting means and the difference Δf from the usage status of the object to be measured.
It has a storage means for storing information indicating a relationship curve with, and the obtained difference Δf is referred to by referring to the information in the storage means.
From the above, a life predicting apparatus for a measured object, which predicts the life of the measured object.
JP7137294A 1995-05-11 1995-05-11 Method and device for forecasting limit of life of object to be measured Pending JPH08304236A (en)

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US08/646,067 US5696324A (en) 1995-05-11 1996-05-07 Method and apparatus for predicting the life of an object to be measured using longitudinal waves
US08/805,300 US5907098A (en) 1995-05-11 1997-02-25 Method and apparatus for detecting a defect of an object to be measured
US08/805,299 US5777228A (en) 1995-05-11 1997-02-25 Method and apparatus for measuring change in state of object to be measured using flexural and torsional vibrations

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013079850A (en) * 2011-10-03 2013-05-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The Rotary machine component abrasion detection method and rotary machine component abrasion detector

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