JPH0862337A - Measuring device for ae wave - Google Patents
Measuring device for ae waveInfo
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- JPH0862337A JPH0862337A JP22412494A JP22412494A JPH0862337A JP H0862337 A JPH0862337 A JP H0862337A JP 22412494 A JP22412494 A JP 22412494A JP 22412494 A JP22412494 A JP 22412494A JP H0862337 A JPH0862337 A JP H0862337A
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、地盤などの塑性体の微
小変形をＡＥ波（アコーステックエミッション：微小弾
性波）に変換して計測するためのＡＥ波の計測装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AE wave measuring device for converting minute deformation of a plastic body such as the ground into an AE wave (acoustic emission: minute elastic wave).
【０００２】[0002]
【従来の技術】地盤、構造物、その他の固体が変形また
は破壊するときに、それまでに蓄えられていた歪エネル
ギーが音となって伝播してゆくが、ＡＥセンサ１０は、
この音を電気信号に変換する素子で、通常ＰＺＴ（チタ
ン酸鉛ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス）が使用され
る。このＡＥセンサ１０を用いた計測方法には、イ）直
接検知法と、ロ）間接検知法がある。2. Description of the Related Art When the ground, structures, or other solids are deformed or destroyed, the strain energy stored up to that time propagates as sound.
PZT (lead zirconate titanate-based piezoelectric ceramics) is usually used as an element for converting this sound into an electric signal. Measurement methods using the AE sensor 10 include a) direct detection method and b) indirect detection method.
【０００３】イ）直接検知法：固体が変形または破壊す
るときの音を直接ＡＥセンサ１０で検知する方法で、具
体的には、図７に示すように、計測値点の地盤１５に孔
をあけ、鉄筋棒からなるウェーブガイド１１を埋め込
み、セメントミルク１４を充填し、ウェーブガイド１１
の両端のＡＥセンサ１０で地盤１５の変形などによる音
がセメントミルク１４からウェーブガイド１１に直接伝
達され、端部のＡＥセンサ１０で電気信号に変換し、出
力するものである（例えば特開昭６２−８３６８５
号）。A) Direct detection method: A method in which the sound generated when a solid is deformed or destroyed is directly detected by the AE sensor 10. Specifically, as shown in FIG. 7, a hole is formed in the ground 15 at the measurement value point. Open, embed the waveguide 11 consisting of a reinforcing bar, fill with cement milk 14, and
The sound produced by the deformation of the ground 15 is directly transmitted from the cement milk 14 to the waveguide 11 by the AE sensors 10 at both ends of the AE sensor 10 and is converted into an electric signal by the AE sensors 10 at the ends to be output (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho. 62-83685
issue).
【０００４】ロ）間接検知法：地盤の塑性的な変形挙動
を一旦ＡＥ計測ロッド１６に伝達し、この変形に応じて
ＡＥ計測ロッド１６が破壊して発する音を間接的にＡＥ
センサ１０で検知する方法で、具体的には、図８に示す
ように、地盤１５の変形などがセメントミルク１４を介
してＡＥ計測ロッド１６に伝達されるが、このＡＥ計測
ロッド１６には、脆性を有するグラスファイバー・ロジ
ン複合体１７が充填されているため、このグラスファイ
バー・ロジン複合体１７が変形してひび割れなどの破壊
音を発生するので、この音を鋼管１８を介して両端のＡ
Ｅセンサ１０に伝達し、電気信号に変換し出力するもの
である（特公平５−２３７１９号）。(B) Indirect detection method: The plastic deformation behavior of the ground is transmitted to the AE measuring rod 16 once, and the sound emitted by the AE measuring rod 16 breaking in response to this deformation is indirectly AE.
With the method of detecting with the sensor 10, specifically, as shown in FIG. 8, the deformation of the ground 15 is transmitted to the AE measuring rod 16 via the cement milk 14, and the AE measuring rod 16 has Since the glass fiber-rosin composite body 17 having brittleness is filled, the glass fiber-rosin composite body 17 is deformed to generate a breaking sound such as a crack.
It is transmitted to the E sensor 10, converted into an electric signal and output (Japanese Patent Publication No. 5-23719).
【０００５】[0005]
イ）直接検知法の利点と欠点 （１）利点 ・ウェーブガイド１１は、固体の変形、破壊時に開放さ
れる歪エネルギーが音となって鉄筋棒を伝播してゆくだ
けであるから、特別な構成を必要とせず、安価で、取扱
が容易で、何回でも使用できる。A) Advantages and disadvantages of the direct detection method (1) Advantages-The waveguide 11 has a special configuration because the distortion energy released when the solid is deformed or destroyed propagates through the reinforcing bar as sound. It is inexpensive, easy to handle, and can be used any number of times.
【０００６】（２）欠点 ・ウェーブガイド１１に気象等の環境に起因する雑音が
混入し易く、不特定な種々の雑音とＡＥ波との区別が困
難である。 ・地盤１５およびウェーブガイド１１の媒体をＡＥ波が
伝播する過程でＡＥ波の減衰が大きく、計測データの信
頼性が低い。具体的には、図７のようにウェーブガイド
１１を直接埋設すると、図９（ａ）のような衝撃波を与
えた場合において、同図（ｂ）のように、急激に減衰し
（η＝０．８２１７）、距離の長い場合の計測には使用
できず、ウェーブガイド１１の長さに限度がある。(2) Disadvantages: Noises due to the environment such as weather are easily mixed in the waveguide 11, and it is difficult to distinguish various unspecified noises from AE waves. The AE wave is greatly attenuated in the process of the AE wave propagating through the medium of the ground 15 and the waveguide 11, and the reliability of the measurement data is low. Specifically, when the waveguide 11 is directly embedded as shown in FIG. 7, when a shock wave as shown in FIG. 9 (a) is applied, it is rapidly attenuated (η = 0 as shown in FIG. 9 (b)). .8217), it cannot be used for measurement when the distance is long, and the length of the waveguide 11 is limited.
【０００７】ロ）間接検知法の利点と欠点 （１）利点 ・ＡＥ計測ロッド１６は、グラスファイバー・ロジン複
合体１７からなるＡＥ発生材の組成が予め決まっている
ため、地盤１５の変位に伴うＡＥ計測ロッド１６の変形
量と出力レベルが略比例し、かつ固有のＡＥ波が発生す
る。そのため、ＡＥ波の特定が容易で、雑音の除去が可
能であり、信号処理回路が簡単になる。(B) Advantages and disadvantages of the indirect detection method (1) Advantages: The AE measuring rod 16 has a predetermined composition of the AE generating material composed of the glass fiber / rosin complex 17, so that the ground 15 is displaced. The amount of deformation of the AE measuring rod 16 is approximately proportional to the output level, and a unique AE wave is generated. Therefore, the AE wave can be easily identified, noise can be removed, and the signal processing circuit can be simplified.
【０００８】（２）欠点 ・グラスファイバー・ロジン複合体１７が天然ロジンを
主素材としているが、天然ロジンは主成分であるアビエ
チン酸に多くの雑物が混入し、素材の品質にばらつきが
あり、そのため、ＡＥ波形が崩れることがあり、発生す
るイベント数の計測精度を悪くしている。 ・天然ロジンを使用すると、ＡＥ計測ロッド１６の変形
量と発生するイベント数との線形性が悪くなる場合があ
る。具体的には、図１０（ａ）に示すように、スパン４
００ｍｍにおける３点曲げ試験をした場合において、天
然ロジンを使用したグラスファイバー・ロジン複合体１
７は、変形量が４ｍｍ程度までは、イベントが略連続的
に発生し、イベントの累積数が略直線的に上昇する。と
ころが、変形量が４ｍｍを越すとイベントは断続的にな
り、イベントの累積数が階段状になり、さらに、変形量
が７ｍｍを越すとイベントは発生がまばらになり、イベ
ントの累積数が略一定値に収束し、したがって、線形性
が失われ、計測不能となる。 ・天然ロジンは、生産が環境に左右されやすく、かつコ
ストが高い。 ・天然ロジンは、品質が一定していないので、製品の品
質設計が困難である。 ・ＡＥ計測ロッド１６の鋼管１８が直接セメントミルク
１４に接しているので、グラスファイバー・ロジン複合
体１７以外の種々の雑音が侵入する。(2) Disadvantages-The glass fiber-rosin complex 17 is mainly composed of natural rosin. However, natural rosin is mixed with abietic acid, which is the main component, and many foreign substances are mixed, and the quality of the material varies. Therefore, the AE waveform may be broken, which deteriorates the measurement accuracy of the number of events that occur. -If natural rosin is used, the linearity between the amount of deformation of the AE measuring rod 16 and the number of events that occur may deteriorate. Specifically, as shown in FIG.
Glass fiber-rosin composite 1 using natural rosin in the case of 3-point bending test at 00 mm
In No. 7, events occur substantially continuously up to a deformation amount of about 4 mm, and the cumulative number of events increases substantially linearly. However, when the deformation amount exceeds 4 mm, the events become intermittent, and the cumulative number of events becomes stepwise. Further, when the deformation amount exceeds 7 mm, the events occur sparsely, and the cumulative number of events is substantially constant. It converges on the value and therefore loses its linearity and becomes unmeasurable.・ Production of natural rosin is easily affected by the environment, and the cost is high. -Since the quality of natural rosin is not constant, it is difficult to design the quality of products. Since the steel pipe 18 of the AE measuring rod 16 is in direct contact with the cement milk 14, various noises other than the glass fiber-rosin complex 17 enter.
【０００９】本発明は、ＡＥ波の間接法による計測の特
徴を活かし、かつ、イベントの計測精度を高め、品質の
一定し、さらに距離の長いものにも充分使用できるもの
を得ることを目的とするものである。An object of the present invention is to make use of the features of the indirect method of measuring AE waves, to improve the accuracy of event measurement, to obtain a constant quality, and to be able to sufficiently use even a long distance. To do.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、管状のウェー
ブガイド２２の内部にＡＥ発生材２５を充填して検知ロ
ッド２１を構成し、この検知ロッド２１の変形による前
記ＡＥ発生材２５の破壊音を端部のＡＥセンサ１０で検
出するようにしたＡＥ計測ロッド２０において、前記Ａ
Ｅ発生材２５は、軟化点が少なくとも９０℃以上で、１
分子中のモノマー率が高く、規則正しい分子構造を有
し、かつ分子量が６００〜３０００の範囲にある石油樹
脂、たとえば、芳香族系のモノマーをカチオン共重合さ
せたものからなるＡＥ波の計測装置である。According to the present invention, the detection rod 21 is constructed by filling the inside of a tubular waveguide 22 with an AE generating material 25, and the AE generating material 25 is destroyed by the deformation of the detection rod 21. In the AE measuring rod 20 in which sound is detected by the AE sensor 10 at the end,
The E-generating material 25 has a softening point of at least 90 ° C. or higher and is 1
A petroleum resin having a high monomer ratio in the molecule, a regular molecular structure, and a molecular weight in the range of 600 to 3000, for example, an AE wave measuring device formed by cationically copolymerizing an aromatic monomer. is there.
【００１１】[0011]
【作用】地盤１５などの変位の計測地点に孔をあけ、Ａ
Ｅ計測ロッド２０を挿入し、セメントミルク１４、山砂
などにより地山とのなじみをよくする。この状態で地盤
１５に変位が生じると、ＡＥ計測ロッド２０が地盤１５
の変位に応じて変形する。この変形は、スペーサ２４を
介して検知ロッド２１に伝えられる。ＡＥ計測ロッド２
０が局部的に変形しても、ウェーブガイド２２はより大
きな曲率半径で湾曲するため、発生するひび割れが小さ
く、かつ数多く発生する。このひび割れに伴うＡＥ発生
材２５の破壊音がウェーブガイド２２を伝播してＡＥセ
ンサ１０へ送られ、このＡＥセンサ１０で電気信号に変
換されて外部のプロセッサーへ出力する。[Function] A hole is made at the displacement measurement point of the ground 15, etc.
E Insert the measuring rod 20 and use the cement milk 14, mountain sand, etc. to improve compatibility with the natural ground. When the ground 15 is displaced in this state, the AE measurement rod 20 moves to the ground 15
Deforms according to the displacement of. This deformation is transmitted to the detection rod 21 via the spacer 24. AE measuring rod 2
Even if 0 is locally deformed, since the waveguide 22 is curved with a larger radius of curvature, the number of cracks that occur is small and many occur. The breaking sound of the AE generating material 25 caused by the crack propagates through the waveguide 22 and is sent to the AE sensor 10, and is converted into an electric signal by the AE sensor 10 and output to an external processor.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１ないし図３において、２０は本発明によるＡＥ
計測ロッドである。このＡＥ計測ロッド２０は、検知ロ
ッド２１と、外筒２３と、これらの間に一定間隔で介在
されたスペーサ２４とからなる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3, 20 is an AE according to the present invention.
It is a measuring rod. The AE measurement rod 20 includes a detection rod 21, an outer cylinder 23, and a spacer 24 interposed therebetween at a constant interval.
【００１３】前記検知ロッド２１は、例えば直径が５０
ｍｍ程度の鋼管からなるウェーブガイド２２と、このウ
ェーブガイド２２の中に充填されたＡＥ発生材２５とグ
ラスファイバー２６の複合材とで構成されている。この
うちＡＥ発生材２５が最も重要であり、以下の条件を満
たすものが用いられる。 １）品質管理、品質設計、材料の安定的供給など一定し
た品質の材料であること。このため、天然樹脂に代え
て、石油樹脂が用いられる。 ２）微小変形に対しても多数の亀裂が生じる高脆性材料
であること。すなわち、変形による歪が生じると、どこ
でも、しかも数多く亀裂が生じること。このため、１分
子中のモノマー率が高く、規則正しい分子構造を有する
もので、かつ分子量の小さいものが用いられる。 ３）太陽の熱や地盤１５内の熱により溶融しないこと。
このため、軟化点は少なくとも９０℃以上であること。
地熱の発生する場所などで使用する場合には、さらに高
い軟化点のものが必要となる。The detection rod 21 has, for example, a diameter of 50.
The waveguide 22 is made of a steel tube of about mm, and the composite material of the AE generating material 25 and the glass fiber 26 filled in the waveguide 22. Of these, the AE generating material 25 is the most important, and those satisfying the following conditions are used. 1) Materials of consistent quality such as quality control, quality design, and stable supply of materials. Therefore, petroleum resin is used instead of natural resin. 2) It must be a highly brittle material that can generate many cracks even with small deformation. In other words, when distortion occurs due to deformation, many cracks occur everywhere. Therefore, a monomer having a high monomer ratio in one molecule, a regular molecular structure, and a small molecular weight is used. 3) Do not melt due to the heat of the sun or the heat inside the ground 15.
Therefore, the softening point should be at least 90 ° C or higher.
When it is used in a place where geothermal heat is generated, it needs to have a higher softening point.
【００１４】以上のような条件を満足するＡＥ発生材と
して、例えば、芳香族系のモノマーをカチオン共重合さ
せた石油樹脂が用いられる。具体的には、軟化点１４０
℃、分子量１３５０のペトロジン（商品名）＃１４０が
用いられた。以下の図９、図１０、図１１で示した本発
明の特性は、すべてこの石油樹脂が用いられている。な
お、ペトロジン（商品名）は、Ｃ9〜Ｃ11の芳香族オレ
フィン、ジオレフィンの重合体で、その主成分と考えら
れるオレフィン類は、スチレン、ｐ−ビニル−トルエ
ン、ｍ−ビニル−トルエン、ｏ−ビニル−トルエン、イ
ンデンである。As the AE generating material satisfying the above conditions, for example, a petroleum resin obtained by cationically copolymerizing an aromatic monomer is used. Specifically, the softening point 140
Petrosin (trade name) # 140 having a molecular weight of 1350 at ℃ was used. This petroleum resin is used for all the characteristics of the present invention shown in FIGS. 9, 10 and 11 below. Petrozine (trade name) is a polymer of C 9 to C 11 aromatic olefins and diolefins, and olefins considered to be the main components are styrene, p-vinyl-toluene, m-vinyl-toluene, o-vinyl-toluene and indene.
【００１５】前記ＡＥ発生材２５に用いられる石油樹脂
は、以上の例に限られるものではなく、石油樹脂の主原
料であるＣ5およびＣ9留分であって、これらの組成物で
あるモノマー（例えば、ビニルトルエン、インデン、Ｃ
9アルキルベンゼン、スチレンなど）を１または複数種
類を共重合させ、軟化点９０℃以上、分子量６００〜３
０００程度とし、かつ高脆性を有するものであればよ
い。カチオン重合に限らず、ラジカル重合、アニオン重
合であってもよい。The petroleum resin used for the AE generating material 25 is not limited to the above examples, but is the C 5 and C 9 fractions, which are the main raw materials of the petroleum resin, and the monomer which is the composition thereof. (For example, vinyltoluene, indene, C
(9 alkylbenzene, styrene, etc.) copolymerized with one or more kinds, and has a softening point of 90 ° C or higher and a molecular weight of 600 to 3
Any material having a high brittleness may be used. Not only cationic polymerization, but also radical polymerization or anionic polymerization may be used.
【００１６】軟化点は、分子量が大きくなるにつれて高
くなる。また、分子量が同じ場合、芳香族系石油樹脂
は、脂肪族系石油樹脂よりも軟化点が高い。したがっ
て、本発明のＡＥ発生材２５には、低分子量で高軟化点
の芳香族系石油樹脂がよりすぐれているが、上記条件を
満足すれば脂肪族系石油樹脂であってもよい。The softening point increases as the molecular weight increases. When the molecular weights are the same, the aromatic petroleum resin has a higher softening point than the aliphatic petroleum resin. Therefore, although the aromatic petroleum resin having a low molecular weight and a high softening point is more excellent in the AE generating material 25 of the present invention, an aliphatic petroleum resin may be used as long as the above conditions are satisfied.
【００１７】前記ＡＥ発生材２５は、高脆性で、一度に
大規模亀裂が進展するため、微小変形に応じて多数の微
小亀裂とＡＥが発生するとは限らない。そこで、図１お
よび図２に示すように、ＡＥ発生材２５の中にグラスフ
ァイバー２６を混入することによって、大規模亀裂が一
度に進展することを防止している。グラスファイバー２
６などの混入方法としては、前記実施例の他に、図４に
示すように、ＡＥ発生材２５の中にテープ状のグラスフ
ァイバークロス２８を軸方向に配列したもの、図５のよ
うに、テープ状のグラスファイバークロス２８を線材２
９にて挾み込み、これを捻じって撚り線にしたものを、
ＡＥ発生材２５の中心に配置したもの、図６に示すよう
に、ＡＥ発生材２５の中心にグラスファイバー、金網な
どからなる円筒コイル３０を配置したものなどが考えら
れる。なお、図５の場合、線材２９がウェーブガイド２
２を兼ねることができ、この場合、外側のウェーブガイ
ド２２は保護用だけであってもよい。Since the AE generating material 25 is highly brittle and a large-scale crack develops at one time, a large number of microcracks and AE are not always generated in accordance with microdeformation. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, by mixing the glass fiber 26 into the AE generating material 25, the large-scale cracks are prevented from propagating at once. Glass fiber 2
As a mixing method of 6 and the like, in addition to the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, tape-shaped glass fiber cloth 28 is axially arranged in the AE generating material 25, and as shown in FIG. Tape the glass fiber cloth 28 into the wire 2
Insert it at 9 and twist it into a stranded wire,
The AE generating material 25 may be disposed at the center, or the AE generating material 25 may be disposed at the center of the AE generating material 25 with a cylindrical coil 30 made of glass fiber, wire mesh or the like. In the case of FIG. 5, the wire 29 is the waveguide 2
It can also double, in which case the outer waveguide 22 may be for protection only.
【００１８】図１において、検知ロッド２１は、取扱の
上から一定長（例えば１８０ｃｍ）とし、この検知ロッ
ド２１の外周に所定間隔でスペーサ２４が嵌合固着され
る。このスペーサ２４は、例えば内径５０ｍｍ、外径７
０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状をなし、図３のように、
一端から３０ｃｍ、６０ｃｍ、６０ｃｍ、３０ｃｍの間
隔で取付けられる。このスペーサ２４の外周には、塩化
ビニールなどの外筒２３が被せられる。また、このスペ
ーサ２４は、隙間のあるリング状とし、この隙間にＡＥ
センサ１０に接続されたケーブル３１が通される。前記
スペーサ２４は、外筒２３からの変形を検知ロッド２１
に伝達するものであるが、検知ロッド２１側から外筒２
３へできるだけＡＥ波を伝播しないものであることが望
ましい。In FIG. 1, the detection rod 21 has a fixed length (for example, 180 cm) from the viewpoint of handling, and spacers 24 are fitted and fixed to the outer periphery of the detection rod 21 at predetermined intervals. The spacer 24 has an inner diameter of 50 mm and an outer diameter of 7 mm, for example.
A ring shape with a thickness of 0 mm and a thickness of 5 mm is formed, as shown in FIG.
It is attached at intervals of 30 cm, 60 cm, 60 cm and 30 cm from one end. The outer circumference of the spacer 24 is covered with an outer cylinder 23 such as vinyl chloride. The spacer 24 has a ring shape with a gap, and the AE is placed in the gap.
The cable 31 connected to the sensor 10 is passed through. The spacer 24 detects the deformation from the outer cylinder 23.
Is transmitted to the outer cylinder 2 from the detection rod 21 side.
It is desirable that AE waves are not propagated to 3 as much as possible.
【００１９】以上のようにして構成されたＡＥ計測ロッ
ド２０は、使用目的に応じて、１本だけであっても、ま
た、順次連結してもよい。連結する場合には、検知ロッ
ド２１の端面と外筒２３の端面は、完全に一体となるよ
うに、溶融、接着剤、連結具などを用いて連結する。こ
のＡＥ計測ロッド２０の一端面または両端面に、ＡＥセ
ンサ１０を取付けて使用する。例えば、地盤１５の変形
を検知しようとする場合には、計測地点に孔をあけ、Ａ
Ｅ計測ロッド２０を挿入し、セメントミルク１４、山砂
などにより地山とのなじみをよくする。The AE measuring rod 20 configured as described above may be only one or may be sequentially connected depending on the purpose of use. When connecting, the end surface of the detection rod 21 and the end surface of the outer cylinder 23 are connected by melting, an adhesive, a connecting tool, or the like so as to be completely integrated. The AE sensor 10 is attached to one end surface or both end surfaces of the AE measuring rod 20 for use. For example, when trying to detect the deformation of the ground 15, a hole is opened at the measurement point and A
E Insert the measuring rod 20 and use the cement milk 14, mountain sand, etc. to improve compatibility with the natural ground.
【００２０】この状態で地盤１５に変位が生じると、Ａ
Ｅ計測ロッド２０が地盤１５の変位によって変形する。
この場合、地盤変位は、外筒２３、スペーサ２４を介し
て検知ロッド２１に伝えられる。外筒２３とウェーブガ
イド２２の間は、スペーサ２４の部分を除いて空隙２７
となっているから、ＡＥ計測ロッド２０はスペーサ２４
を支点として湾曲し、高脆性樹脂からなるＡＥ発生材２
５に多数のひび割れが生じる。すなわち、スペーサ２４
が一定間隔で設けられ、かつ空隙２７を有するので、Ａ
Ｅ計測ロッド２０が局部的に変形しても、ウェーブガイ
ド２２は大きな曲率半径で湾曲し、したがって、発生す
るひび割れは小さく、かつ数多く発生する。このとき、
スペーサ２４は、外筒２３からの変形を検知ロッド２１
に伝達するが、検知ロッド２１側から外筒２３へできる
だけＡＥ波を伝播しないものが用いられるので、ＡＥ波
の減衰が小さく、したがって、遠くまで伝達される。こ
のひび割れに伴うＡＥ発生材２５の破壊音がウェーブガ
イド２２を伝播してＡＥセンサ１０へ送られ、このＡＥ
センサ１０で電気信号に変換されて外部へ出力する。If the ground 15 is displaced in this state, A
The E measurement rod 20 is deformed by the displacement of the ground 15.
In this case, the ground displacement is transmitted to the detection rod 21 via the outer cylinder 23 and the spacer 24. A space 27 is provided between the outer cylinder 23 and the waveguide 22 except for the spacer 24.
Therefore, the AE measuring rod 20 has a spacer 24.
AE generating material 2 which is curved with the fulcrum and is made of a highly brittle resin
5 has many cracks. That is, the spacer 24
Are provided at regular intervals and have a gap 27,
Even if the E-measuring rod 20 is locally deformed, the waveguide 22 is curved with a large radius of curvature, and therefore, few and many cracks are generated. At this time,
The spacer 24 detects the deformation from the outer cylinder 23.
However, since the AE wave that does not propagate as much as possible from the detection rod 21 side to the outer cylinder 23 is used, the attenuation of the AE wave is small, and thus the AE wave is transmitted to a long distance. The breaking sound of the AE generating material 25 caused by the crack propagates through the waveguide 22 and is sent to the AE sensor 10.
It is converted into an electric signal by the sensor 10 and output to the outside.
【００２１】従来品と本発明品との特性を比較すると以
下のとおりである。図１０（ｂ）（ｃ）は、（ａ）に示
すように、スパン４００ｍｍにおける３点曲げ試験をし
た場合における変形量と発生イベント数との関係を示し
ている。（ｂ）は、天然ロジンを使用した従来の図８の
場合を示している。この場合において、変形量が４ｍｍ
程度までは、出力レベルの略等しいイベントが略等間隔
で連続的に発生し、イベントの累積数が略直線的に上昇
している。ところが、変形量が４ｍｍを越すと、イベン
トの発生間隔が一定せず、断続的で出力レベルも異な
り、このためイベントの累積数が階段状になり、さら
に、変形量が７ｍｍを越すとイベントの発生がまばらに
なり、イベントの累積数が次第に略一定値に収束し、し
たがって、線形性が失われる。このため、計測が不正確
になるか、不能となる。The characteristics of the conventional product and the product of the present invention are compared as follows. 10B and 10C show the relationship between the amount of deformation and the number of events that occurred when a three-point bending test was performed at a span of 400 mm as shown in FIG. FIG. 8B shows the conventional case of FIG. 8 using natural rosin. In this case, the deformation amount is 4mm
Up to a certain degree, events having substantially the same output level continuously occur at substantially equal intervals, and the cumulative number of events increases substantially linearly. However, when the deformation amount exceeds 4 mm, the event occurrence intervals are not constant, and the output level is intermittent, and the output level is different. Therefore, the cumulative number of events becomes stepwise, and when the deformation amount exceeds 7 mm, the event The occurrences are sparse and the cumulative number of events gradually converges to a near constant value, thus losing linearity. Therefore, the measurement becomes inaccurate or impossible.
【００２２】これに対し、（ｃ）は本発明による場合を
示している。この場合において、変形量が計測された１
０ｍｍまで、出力レベルの略等しいイベントが略等間隔
で連続的に発生し、イベントの累積数が略直線的に上昇
し、線形性を有している。このため、正確な計測が可能
となるOn the other hand, (c) shows the case according to the present invention. In this case, the deformation amount was measured 1
Up to 0 mm, events having substantially the same output level continuously occur at substantially equal intervals, and the cumulative number of events increases in a substantially linear manner, which is linear. Therefore, accurate measurement is possible
【００２３】図９（ｂ）（ｃ）は、（ａ）のような衝撃
波を与えた場合のウェーブガイド１１またはウェーブガ
イド２２におけるＡＥ波の減衰特性を示すものである。
（ｂ）は、図７のようにウェーブガイド１１を直接埋設
した場合のＡＥ波の減衰特性を示している。この場合に
おいて、ウェーブガイド１１がセメントミルク１４に直
接接しているので、急激に減衰し（η＝０．８１２
７）、距離の長い場合の計測には使用できないことを示
している。FIGS. 9 (b) and 9 (c) show the attenuation characteristics of the AE wave in the waveguide 11 or the waveguide 22 when a shock wave as shown in FIG. 9 (a) is applied.
7B shows the attenuation characteristic of the AE wave when the waveguide 11 is directly buried as shown in FIG. In this case, since the waveguide 11 is in direct contact with the cement milk 14, it is rapidly attenuated (η = 0.812).
7) indicates that it cannot be used for measurement when the distance is long.
【００２４】これに対し、（ｃ）は本発明による場合の
ＡＥ波の減衰特性を示している。この場合において、ウ
ェーブガイド２２がスペーサ２４を介してセメントミル
ク１４に接しているが、スペーサ２４は、外筒２３の変
形を検知ロッド２１に伝達するが、検知ロッド２１側か
ら外筒２３へできるだけＡＥ波を伝播しないものが用い
られるので、ＡＥ波の減衰が小さく（η＝０．０７６
３）、ＡＥ計測ロッド２０の長い場合の計測に好適であ
ることを示している。このように、本発明は、減衰率が
従来の約１２分の１であるから、本発明では、従来の１
２倍まで長くできることとなる。また、雑音の侵入もほ
とんどなくなる。なお、スペーサ２４の間隔が長ければ
長いほど、減衰率が小さくなる。On the other hand, (c) shows the attenuation characteristic of the AE wave in the case of the present invention. In this case, although the waveguide 22 is in contact with the cement milk 14 via the spacer 24, the spacer 24 transmits the deformation of the outer cylinder 23 to the detection rod 21. Since the one that does not propagate the AE wave is used, the attenuation of the AE wave is small (η = 0.076
3) shows that it is suitable for measurement when the AE measuring rod 20 is long. As described above, the present invention has an attenuation rate that is about one-twelfth of that of the conventional art, and therefore, the present invention uses the conventional one.
It can be doubled. Also, almost no noise is introduced. The longer the distance between the spacers 24, the smaller the attenuation rate.
【００２５】[0025]
（１）計測対象地盤などの性状の違いに拘らず、検知ロ
ッド２１のＡＥ発生材２５は同一材料であるから、ＡＥ
波の周波数、イベントの継続時間、出力レベルなどの特
性が同一で、ＡＥ波の特定が明瞭で、また、信号処理回
路により処理も容易である。 （２）ＡＥ発生材２５は、石油樹脂であるから気象等の
環境の影響で発生ＡＥ波が変化することがなく、地盤１
５の変位に伴う検知ロッド２１の変形量と出力レベルが
比例し、かつ固有のＡＥ波が発生する。そのため、ＡＥ
波の特定が容易で、雑音の除去が可能であり、信号処理
回路が簡単になる。(1) Since the AE generation material 25 of the detection rod 21 is the same material regardless of the difference in properties such as the ground to be measured, the AE
The characteristics such as the frequency of the wave, the duration of the event, and the output level are the same, the AE wave is clearly identified, and the signal processing circuit facilitates the processing. (2) Since the AE generating material 25 is a petroleum resin, the generated AE wave does not change under the influence of the environment such as the weather, and the ground 1
The amount of deformation of the detection rod 21 due to the displacement of No. 5 is proportional to the output level, and a unique AE wave is generated. Therefore, AE
The waves can be easily identified, noise can be removed, and the signal processing circuit can be simplified.
【００２６】（３）ＡＥ発生材２５は、石油樹脂である
から雑物の混入がなく、常に一定のＡＥ波形が発生し、
発生するイベント数の計測精度にすぐれている。 （４）３点曲げによるイベントの累積数がＡＥ計測ロッ
ド２０の変位量に比例して略直線的に上昇する。したが
って、変形量が大きくなっても線形性が失われず、正確
に計測することができる。(3) Since the AE generating material 25 is a petroleum resin, foreign matters are not mixed in, and a constant AE waveform is always generated.
Excellent in measuring the number of events that occur. (4) The cumulative number of events due to three-point bending increases in a substantially linear manner in proportion to the displacement amount of the AE measuring rod 20. Therefore, linearity is not lost even if the amount of deformation increases, and accurate measurement can be performed.
【００２７】（５）石油樹脂は、工業製品であるから、
生産が環境に左右されることがなく、かつコストも安
い。 （６）石油樹脂は、製造工程、原材料、触媒などによっ
て工業的に製造されるものであり、製品の品質設計が容
易である。 （７）検知ロッド２１の外筒２３がスペーサ２４を介し
てセメントミルク１４に接しているので、雑音の侵入が
ほとんどない。 （８）検知ロッド２１の外筒２３がスペーサ２４を介し
てセメントミルク１４に接しているので、ＡＥ波の減衰
が小さい。(5) Since petroleum resin is an industrial product,
The production is not affected by the environment and the cost is low. (6) Petroleum resin is industrially manufactured by a manufacturing process, raw materials, a catalyst, etc., and product quality design is easy. (7) Since the outer cylinder 23 of the detection rod 21 is in contact with the cement milk 14 via the spacer 24, there is almost no noise intrusion. (8) Since the outer cylinder 23 of the detection rod 21 is in contact with the cement milk 14 via the spacer 24, the attenuation of the AE wave is small.
【図１】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の一実施例を
示す一部切り欠いた正面図である。FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an embodiment of an AE measuring rod 20 according to the present invention.
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
【図３】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の全体の正面
図を示すものである。ただし、長さに対する直径を実際
より大きく描いてある。FIG. 3 is a front view of the entire AE measuring rod 20 according to the present invention. However, the diameter with respect to the length is drawn larger than it actually is.
【図４】ＡＥ計測ロッド２０の第２実施例を示す断面図
である。FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the AE measuring rod 20.
【図５】ＡＥ計測ロッド２０の第３実施例を示す断面図
である。FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the AE measuring rod 20.
【図６】ＡＥ計測ロッド２０の第４実施例を示す断面図
である。6 is a sectional view showing a fourth embodiment of the AE measuring rod 20. FIG.
【図７】従来の直接検知法を示し、ウェーブガイド１１
の埋設断面図である。FIG. 7 shows a conventional direct detection method, and a waveguide 11
FIG.
【図８】従来の間接検知法を示し、ＡＥ計測ロッド２０
の埋設断面図である。FIG. 8 shows a conventional indirect detection method, and the AE measuring rod 20
FIG.
【図９】従来品と本発明品の減衰率の特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram of attenuation rates of the conventional product and the product of the present invention.
【図１０】従来品と本発明品の３点曲げ試験をした場合
における変形量と発生イベント数との関係を示す特性図
である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of deformation and the number of events that occurred when a conventional product and a product of the present invention were subjected to a three-point bending test.
１０…ＡＥセンサ、１１…ウェーブガイド、１４…セメ
ントミルク、１５…地盤、１６…ＡＥ計測ロッド、１７
…グラスファイバー・ロジン複合体、１８…鋼管、１９
…塩ビ管、２０…ＡＥ計測ロッド、２１…検知ロッド、
２２…ウェーブガイド、２３…外筒、２４…スペーサ、
２５…ＡＥ発生材（高脆性樹脂）、２６…グラスファイ
バー、２７…空隙、２８…グラスファイバークロス、２
９…線材、３０…円筒コイル、３１…ケーブル。10 ... AE sensor, 11 ... Waveguide, 14 ... Cement milk, 15 ... Ground, 16 ... AE measuring rod, 17
… Glass fiber-rosin composite, 18… Steel pipe, 19
... PVC pipe, 20 ... AE measurement rod, 21 ... Detection rod,
22 ... Waveguide, 23 ... Outer cylinder, 24 ... Spacer,
25 ... AE generating material (highly brittle resin), 26 ... Glass fiber, 27 ... Void, 28 ... Glass fiber cloth, 2
9 ... Wire rod, 30 ... Cylindrical coil, 31 ... Cable.
Claims (6)
発生材２５を充填して検知ロッド２１を構成し、この検
知ロッド２１の変形に起因する前記ＡＥ発生材２５の破
壊音をＡＥセンサ１０で検出するようにしたＡＥ計測ロ
ッド２０において、前記ＡＥ発生材２５は、軟化点が少
なくとも９０℃以上で、１分子中のモノマー率が高く、
規則正しい分子構造を有し、かつ分子量が６００〜３０
００の範囲にある石油樹脂からなることを特徴とするＡ
Ｅ波の計測装置。1. An AE is provided inside a tubular waveguide 22.
In the AE measuring rod 20 in which the detection rod 21 is configured by being filled with the generation material 25, and the AE sensor 10 detects the sound of breaking the AE generation material 25 due to the deformation of the detection rod 21, Material 25 has a softening point of at least 90 ° C. or higher, a high monomer ratio in one molecule,
Has a regular molecular structure and a molecular weight of 600 to 30
A consisting of petroleum resin in the range of 00
E wave measuring device.
芳香族系のモノマーをカチオン共重合させたものからな
る請求項１記載のＡＥ波の計測装置。2. The petroleum resin constituting the AE generating material 25 is
The AE wave measuring device according to claim 1, wherein the AE wave measuring device is formed by cationically copolymerizing an aromatic monomer.
の内部にＡＥ発生材２５とグラスファイバー２６を混合
した複合材を充填してなる請求項１または２記載のＡＥ
波の計測装置。3. The detection rod 21 includes a waveguide 22.
The AE according to claim 1 or 2, wherein the inside of the container is filled with a composite material in which the AE generating material 25 and the glass fiber 26 are mixed.
Wave measuring device.
の内部にＡＥ発生材２５と、このＡＥ発生材２５の中心
に弾性材からなる撚り線、単線などの線材２９を同軸に
設けたものを充填してなる請求項１または２記載のＡＥ
波の計測装置。4. The detection rod 21 includes a waveguide 22.
The AE according to claim 1 or 2, which is filled with an AE generating material 25 and a wire material 29 such as a stranded wire or a single wire made of an elastic material provided coaxially in the center of the AE generating material 25.
Wave measuring device.
の内部にＡＥ発生材２５と、このＡＥ発生材２５の中心
にグラスファイバー、金網などからなるコイル３０を同
軸に設けたものを充填してなる請求項１または２記載の
ＡＥ波の計測装置。5. The detection rod 21 includes a waveguide 22.
The AE wave measuring device according to claim 1 or 2, wherein the inside of the AE generating material 25 is filled with the AE generating material 25, and a coil 30 made of glass fiber, wire mesh or the like is coaxially provided at the center of the AE generating material 25.
グ状のスペーサ２４を嵌合固着し、このスペーサ２４の
外周に外筒２３を被せ、このスペーサ２４は、外筒２３
の変形を検知ロッド２１に伝達するが、検知ロッド２１
側から外筒２３へできるだけＡＥ波を伝播しない材料で
構成してなる請求項１、２、３、４または５記載のＡＥ
波の計測装置。6. A ring-shaped spacer 24 is fitted and fixed to the outer circumference of the detection rod 21 at a predetermined interval, and an outer cylinder 23 is covered on the outer circumference of the spacer 24.
Deformation of the detection rod 21 is transmitted to the detection rod 21,
The AE according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, which is made of a material that does not propagate AE waves from the side to the outer cylinder 23 as much as possible.
Wave measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22412494A JP3349272B2 (en) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | AE wave measurement device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22412494A JP3349272B2 (en) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | AE wave measurement device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862337A true JPH0862337A (en) | 1996-03-08 |
| JP3349272B2 JP3349272B2 (en) | 2002-11-20 |
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