JPH10104207A - 各種材料の診断用測定センサ、診断装置及び診断方法 - Google Patents
各種材料の診断用測定センサ、診断装置及び診断方法Info
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- JPH10104207A JPH10104207A JP8275398A JP27539896A JPH10104207A JP H10104207 A JPH10104207 A JP H10104207A JP 8275398 A JP8275398 A JP 8275398A JP 27539896 A JP27539896 A JP 27539896A JP H10104207 A JPH10104207 A JP H10104207A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種材料における表面劣化、硬化、疲労、ま
たは液質変化を非破壊形式で精度よく、しかも簡易に定
量診断する。 【解決手段】 各種材料の診断用測定センサ１は、その
センサ本体１ａには、横波の剪断水平波からなる超音波
を送受信する発信子３及び受信子４が対向して配置さ
れ、この発信子３及び受信子４間には、くさび部材６，
７を介して試験体２に接触する圧電体５が配置されてい
る。各種材料の診断装置は、前記発信子３及び受信子４
に対して、超音波の発信及び受信を制御するパルサー・
レシーバ部２１が接続され、このパルサー・レシーバ部
２１には、前記受信子４側からの受信波をデジタル変換
するＡ／Ｄ変換部２２及び波形表示などに用いるディス
プレイ２３を備えた演算処理用のＣＰＵ２４が接続され
ることにより構成される。各種材料の診断方法は、発信
子３及び受信子４間を伝播する超音波の一部が前記試験
体２に漏洩することで回折伝播させ、得られた受信波形
を基礎にして試験体２の表面劣化、硬化、疲労または液
質変化を測定するものである。
たは液質変化を非破壊形式で精度よく、しかも簡易に定
量診断する。 【解決手段】 各種材料の診断用測定センサ１は、その
センサ本体１ａには、横波の剪断水平波からなる超音波
を送受信する発信子３及び受信子４が対向して配置さ
れ、この発信子３及び受信子４間には、くさび部材６，
７を介して試験体２に接触する圧電体５が配置されてい
る。各種材料の診断装置は、前記発信子３及び受信子４
に対して、超音波の発信及び受信を制御するパルサー・
レシーバ部２１が接続され、このパルサー・レシーバ部
２１には、前記受信子４側からの受信波をデジタル変換
するＡ／Ｄ変換部２２及び波形表示などに用いるディス
プレイ２３を備えた演算処理用のＣＰＵ２４が接続され
ることにより構成される。各種材料の診断方法は、発信
子３及び受信子４間を伝播する超音波の一部が前記試験
体２に漏洩することで回折伝播させ、得られた受信波形
を基礎にして試験体２の表面劣化、硬化、疲労または液
質変化を測定するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟質ポリマー、粘
着性媒体、液体等の各種材料における表面劣化、硬化、
疲労、または液質変化を定量診断するのに好適する各種
材料の診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法に関
し、特に、表面劣化、硬化、疲労、または液質変化が超
音波の利用による非破壊形式により、相対的な比較で、
しかも簡便に定量診断できるようにしたものである。殊
に、超音波が比較的伝播しにくい物質、概して軟質物質
の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化を測定したい
という要求は工業界に多く、本発明はこの要求に応える
ものである。
着性媒体、液体等の各種材料における表面劣化、硬化、
疲労、または液質変化を定量診断するのに好適する各種
材料の診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法に関
し、特に、表面劣化、硬化、疲労、または液質変化が超
音波の利用による非破壊形式により、相対的な比較で、
しかも簡便に定量診断できるようにしたものである。殊
に、超音波が比較的伝播しにくい物質、概して軟質物質
の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化を測定したい
という要求は工業界に多く、本発明はこの要求に応える
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、硬質の各種材料における表面部の
疲労、硬化、劣化、または液質変化などを測定する方法
としては、走査型電子顕微鏡による観察、Ｘ線照射によ
る応力測定、超音波の透過による波形変化計測が実用さ
れている。
疲労、硬化、劣化、または液質変化などを測定する方法
としては、走査型電子顕微鏡による観察、Ｘ線照射によ
る応力測定、超音波の透過による波形変化計測が実用さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軟質の
材料については表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
の測定診断には困難を伴っている。
材料については表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
の測定診断には困難を伴っている。
【０００４】このような観点から、本発明者らは、新た
な発想のもとに、鋭意研究を行い、横波の剪断水平波
（ＳＨ波）からなる超音波の試験体への漏洩を利用する
ことによって、試験体における表面劣化、硬化、疲労、
または液質変化を評価、診断できるようにした診断用測
定センサ、診断装置、及び診断方法を提供するものであ
る。
な発想のもとに、鋭意研究を行い、横波の剪断水平波
（ＳＨ波）からなる超音波の試験体への漏洩を利用する
ことによって、試験体における表面劣化、硬化、疲労、
または液質変化を評価、診断できるようにした診断用測
定センサ、診断装置、及び診断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、軟質ポリマー、粘着性媒体、液体等か
らなる試験体の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
を測定する各種材料の診断用測定センサは、超音波の発
信子、受信子及び圧電体を備えることにより、試験体の
被測定部分が非破壊で測定できるようにしたものであ
る。この場合、前記発信子及び受信子間には、くさび部
材を介して圧電体が配置されている。したがって、発信
子から発信される横波の剪断水平波（ＳＨ波）からなる
超音波は、くさび部材、圧電体、くさび部材を順次伝播
し、受信子で受信できるように構成される。なお、前記
圧電体は、試験体と接触する接触面を有するもので、Ｓ
Ｈ波からなる超音波の一部が試験体に漏洩し回折伝播さ
せて得られる受信波形に変化を起こすようにしたもので
ある。
なされたもので、軟質ポリマー、粘着性媒体、液体等か
らなる試験体の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
を測定する各種材料の診断用測定センサは、超音波の発
信子、受信子及び圧電体を備えることにより、試験体の
被測定部分が非破壊で測定できるようにしたものであ
る。この場合、前記発信子及び受信子間には、くさび部
材を介して圧電体が配置されている。したがって、発信
子から発信される横波の剪断水平波（ＳＨ波）からなる
超音波は、くさび部材、圧電体、くさび部材を順次伝播
し、受信子で受信できるように構成される。なお、前記
圧電体は、試験体と接触する接触面を有するもので、Ｓ
Ｈ波からなる超音波の一部が試験体に漏洩し回折伝播さ
せて得られる受信波形に変化を起こすようにしたもので
ある。
【０００６】また、各種材料の診断装置は、前記測定セ
ンサの発信子及び受信子が超音波の発信及び受信を制御
するパルサー・レシーバ部に接続されるとともに、この
パルサー・レシーバ部には、前記受信子側からの受信波
をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部及び波形表示などに用
いるディスプレイを備えた演算処理用のＣＰＵが接続さ
れるようにしたものである。この場合、ディスプレイを
備えたＣＰＵは、パーソナルコンピュータとして構成さ
れ、その集積回路のボードには、パルサー・レシーバ部
及びＡ／Ｄ変換部が組み込まれてもよい。
ンサの発信子及び受信子が超音波の発信及び受信を制御
するパルサー・レシーバ部に接続されるとともに、この
パルサー・レシーバ部には、前記受信子側からの受信波
をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部及び波形表示などに用
いるディスプレイを備えた演算処理用のＣＰＵが接続さ
れるようにしたものである。この場合、ディスプレイを
備えたＣＰＵは、パーソナルコンピュータとして構成さ
れ、その集積回路のボードには、パルサー・レシーバ部
及びＡ／Ｄ変換部が組み込まれてもよい。
【０００７】さらに、各種材料の診断方法は、各種材料
の診断装置に組み込まれた前記測定センサによって、Ｓ
Ｈ波からなる超音波が圧電体内に伝播され、圧電体と密
着した前記試験体に漏洩することで回折伝播させ、得ら
れた受信波形を基礎にして試験体の表面劣化、硬化、疲
労または液質変化を測定するようにしたものである。こ
の受信波形からは、ＣＰＵにより演算、解析処理された
減衰係数、周波数、位相、波形、伝播時間、受信感度な
どの測定要素の実測値が求められ、この実測値は、標準
試料における表面劣化、硬化、疲労、または液質変化の
診断要素の判定しきい値と比較判断されることによっ
て、材料の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化が相
対的に診断される。この場合、表面劣化、硬化、疲労、
または液質変化の診断要素としては、熱、放射線、化学
物質、水等による劣化、吸水や吸湿による劣化、引張の
び、硬さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック
力、ポリマーの架橋量などが適用される。また、試験体
の標準試料から求めた判定しきい値は、診断要素の基準
値及び測定要素の基準値がそれぞれ相関関係にあるよう
に作成された検量線を基にして定めておけば、精度が高
く、しかも簡便な定量診断が可能になる。
の診断装置に組み込まれた前記測定センサによって、Ｓ
Ｈ波からなる超音波が圧電体内に伝播され、圧電体と密
着した前記試験体に漏洩することで回折伝播させ、得ら
れた受信波形を基礎にして試験体の表面劣化、硬化、疲
労または液質変化を測定するようにしたものである。こ
の受信波形からは、ＣＰＵにより演算、解析処理された
減衰係数、周波数、位相、波形、伝播時間、受信感度な
どの測定要素の実測値が求められ、この実測値は、標準
試料における表面劣化、硬化、疲労、または液質変化の
診断要素の判定しきい値と比較判断されることによっ
て、材料の表面劣化、硬化、疲労、または液質変化が相
対的に診断される。この場合、表面劣化、硬化、疲労、
または液質変化の診断要素としては、熱、放射線、化学
物質、水等による劣化、吸水や吸湿による劣化、引張の
び、硬さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック
力、ポリマーの架橋量などが適用される。また、試験体
の標準試料から求めた判定しきい値は、診断要素の基準
値及び測定要素の基準値がそれぞれ相関関係にあるよう
に作成された検量線を基にして定めておけば、精度が高
く、しかも簡便な定量診断が可能になる。
【０００８】
【作用】本発明は、ＳＨ波からなる超音波が圧電体内に
伝播され、圧電体に密着した前記試験体に漏洩し回折伝
播することで受信波形の変化をきたすとともに、このと
きの減衰係数、周波数、位相、波形、伝播時間、受信感
度などの測定要素が実測され、次いで、ＣＰＵによって
減衰係数や周波数、位相などの解析結果が演算処理され
る。
伝播され、圧電体に密着した前記試験体に漏洩し回折伝
播することで受信波形の変化をきたすとともに、このと
きの減衰係数、周波数、位相、波形、伝播時間、受信感
度などの測定要素が実測され、次いで、ＣＰＵによって
減衰係数や周波数、位相などの解析結果が演算処理され
る。
【０００９】得られた結果は、試験体の標準試料におけ
る判定しきい値と相対的に比較判断され、材料の表面劣
化、硬化、疲労または液質変化が定量的に診断されるも
のである。したがって試験体は非破壊的にに測定され、
しかも、超音波の減衰が大きな材料にも適用できること
から、使用範囲が大きく広がるものである。
る判定しきい値と相対的に比較判断され、材料の表面劣
化、硬化、疲労または液質変化が定量的に診断されるも
のである。したがって試験体は非破壊的にに測定され、
しかも、超音波の減衰が大きな材料にも適用できること
から、使用範囲が大きく広がるものである。
【００１０】また、前記標準試料に対して、前記診断要
素及び前記測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる
検量線を作成しておき、これに基づき測定要素の実測値
が比較判断されるようにすれば、相対的な定量診断がよ
り精度高く行えるものである。また、この検量線は、単
に定量測定をする上においても役に立つ。
素及び前記測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる
検量線を作成しておき、これに基づき測定要素の実測値
が比較判断されるようにすれば、相対的な定量診断がよ
り精度高く行えるものである。また、この検量線は、単
に定量測定をする上においても役に立つ。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明における各種材料の
診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法について、
その一実施例につき図を参照しながら説明する。
診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法について、
その一実施例につき図を参照しながら説明する。
【００１２】図１は、表面劣化、硬化、疲労、または液
質変化の診断用測定センサ１を示す説明図で、診断用測
定センサ１は、例えば、ポリマー材料からなる試験体２
における熱による劣化を測定するものであり、そのセン
サ本体１ａには、対となった超音波の発信子３、受信子
４及び圧電体５が備えられている。そして、前記発信子
３及び受信子４の間には、くさび部材６，７を介して圧
電体５が配置される。発信子３から発信される横波のＳ
Ｈ波からなる超音波は、前記くさび部材６、圧電体５、
くさび部材７を順次伝播し、受信子４で受信できるよう
にしている。また前記圧電体５は、試験体２と接触する
接触面１２を有し、この接触面１２超音波の伝播方向と
平行関係にあることで、ＳＨ波からなる超音波の一部が
試験体２に漏洩し回折伝播させて受信波形に変化が起こ
るようにしている。さらに外郭を構成するケース８に設
けられた端子９ａ，９ｂには、リード線１０ａ，１０ｂ
及びケーブル１１ａ，１１ｂが接続されるようになって
おり、前記発信子３及び受信子４にはリード線１０ａ，
１１ｂが接続されている。
質変化の診断用測定センサ１を示す説明図で、診断用測
定センサ１は、例えば、ポリマー材料からなる試験体２
における熱による劣化を測定するものであり、そのセン
サ本体１ａには、対となった超音波の発信子３、受信子
４及び圧電体５が備えられている。そして、前記発信子
３及び受信子４の間には、くさび部材６，７を介して圧
電体５が配置される。発信子３から発信される横波のＳ
Ｈ波からなる超音波は、前記くさび部材６、圧電体５、
くさび部材７を順次伝播し、受信子４で受信できるよう
にしている。また前記圧電体５は、試験体２と接触する
接触面１２を有し、この接触面１２超音波の伝播方向と
平行関係にあることで、ＳＨ波からなる超音波の一部が
試験体２に漏洩し回折伝播させて受信波形に変化が起こ
るようにしている。さらに外郭を構成するケース８に設
けられた端子９ａ，９ｂには、リード線１０ａ，１０ｂ
及びケーブル１１ａ，１１ｂが接続されるようになって
おり、前記発信子３及び受信子４にはリード線１０ａ，
１１ｂが接続されている。
【００１３】そして、この発信子３及び受信子４の背後
には、図示しない振動制動用のダンパが設けられ、きれ
いなパルスが得られるように配慮されている。また、Ｓ
Ｈ波を選択したのは、表面近傍を伝播することと、縦波
等の他のモードに変換して受信波が複雑になる現象がな
いことからである。この場合、ＳＨ波は、周波数が０．
５〜１００ＭＨｚのパルスが望ましい。これは、０．５
ＭＨｚよりも小さいと波長が長くなりすぎるため測定精
度が低下し、１００ＭＨｚを越えると過度に減衰しやす
くなるからである。
には、図示しない振動制動用のダンパが設けられ、きれ
いなパルスが得られるように配慮されている。また、Ｓ
Ｈ波を選択したのは、表面近傍を伝播することと、縦波
等の他のモードに変換して受信波が複雑になる現象がな
いことからである。この場合、ＳＨ波は、周波数が０．
５〜１００ＭＨｚのパルスが望ましい。これは、０．５
ＭＨｚよりも小さいと波長が長くなりすぎるため測定精
度が低下し、１００ＭＨｚを越えると過度に減衰しやす
くなるからである。
【００１４】また、超音波の波形にパルス波を用いるの
は、複雑に干渉し合うことが少ないこと、受信波形の解
析がしやすく、試験体を無限媒体の個体として取り扱え
る性質があることからである。
は、複雑に干渉し合うことが少ないこと、受信波形の解
析がしやすく、試験体を無限媒体の個体として取り扱え
る性質があることからである。
【００１５】さらに、前記くさび部材６，７は、超音波
の伝播特性が良好であり、かつ耐摩耗性の良好な材料か
ら選定される。例えば、鉛等の金属、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る。また、圧電体
５は，ＳＨ波が伝播方向に効率よく伝播する向きに設置
され、かつ圧電効果によって生じる圧電ポテンシャルが
接触面１２を介して密着した試験体中に侵入し、その結
果ＳＨ波が試験体２に漏洩し回折伝播することができる
ように、圧電体５の接触面１２は露出している。
の伝播特性が良好であり、かつ耐摩耗性の良好な材料か
ら選定される。例えば、鉛等の金属、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る。また、圧電体
５は，ＳＨ波が伝播方向に効率よく伝播する向きに設置
され、かつ圧電効果によって生じる圧電ポテンシャルが
接触面１２を介して密着した試験体中に侵入し、その結
果ＳＨ波が試験体２に漏洩し回折伝播することができる
ように、圧電体５の接触面１２は露出している。
【００１６】このようにして構成された診断用測定セン
サ１は、前記発信子３から圧電体に伝播し前記受信子４
によって受信されるが、このとき前記圧電体５は、試験
体２の表面と、ＳＨ波の伝播方向と平行な接触面１２を
介して密着するようにし、ＳＨ波が試験体２に漏洩し回
折伝播して試験体２の表面状態に応じて受信波形が変化
する。この場合、試験体２の表面部については、ポリマ
ーでは表面から０〜０．１ｍｍ、液体では表面から０〜
０．０５ｍｍを目安としている。
サ１は、前記発信子３から圧電体に伝播し前記受信子４
によって受信されるが、このとき前記圧電体５は、試験
体２の表面と、ＳＨ波の伝播方向と平行な接触面１２を
介して密着するようにし、ＳＨ波が試験体２に漏洩し回
折伝播して試験体２の表面状態に応じて受信波形が変化
する。この場合、試験体２の表面部については、ポリマ
ーでは表面から０〜０．１ｍｍ、液体では表面から０〜
０．０５ｍｍを目安としている。
【００１７】図２は、各種材料の診断装置における概念
的なシステムを示した構成図であり、ＳＨ波からなる超
音波を伝播する前記診断用測定センサ１を装置に組み込
むことによって、試験体２の表面劣化、硬化、疲労、ま
たは液質変化が定量的に診断できるようになっている。
要するに、この診断用測定センサ１は、超音波の送受信
を制御するパルサ・レシーバ２１からのケーブル１１
ａ，１１ｂによってＳＨ波からなる超音波が圧電体５に
対して発信及び受信されるものである。
的なシステムを示した構成図であり、ＳＨ波からなる超
音波を伝播する前記診断用測定センサ１を装置に組み込
むことによって、試験体２の表面劣化、硬化、疲労、ま
たは液質変化が定量的に診断できるようになっている。
要するに、この診断用測定センサ１は、超音波の送受信
を制御するパルサ・レシーバ２１からのケーブル１１
ａ，１１ｂによってＳＨ波からなる超音波が圧電体５に
対して発信及び受信されるものである。
【００１８】したがって、前記圧電体５が前記試験体２
に密接され、ＳＨ波からなる超音波が圧電体５内を伝播
し、それが試験体２に漏洩し回折伝播することで圧電体
５内のＳＨ波の波形が変化し、その波形がパルサ・レシ
ーバ２１のレシーバ側で受信される。そしてこの受信波
は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換され
るとともに、表示用のディスプレイ２３を備えたＣＰＵ
２４によって演算処理される。この場合、ＣＰＵ２４で
は、測定結果から減衰係数、周波数、位相、波形、伝播
時間、受信感度などが算出されるとともに、波形のパタ
ーン解析などが行われる。
に密接され、ＳＨ波からなる超音波が圧電体５内を伝播
し、それが試験体２に漏洩し回折伝播することで圧電体
５内のＳＨ波の波形が変化し、その波形がパルサ・レシ
ーバ２１のレシーバ側で受信される。そしてこの受信波
は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換され
るとともに、表示用のディスプレイ２３を備えたＣＰＵ
２４によって演算処理される。この場合、ＣＰＵ２４で
は、測定結果から減衰係数、周波数、位相、波形、伝播
時間、受信感度などが算出されるとともに、波形のパタ
ーン解析などが行われる。
【００１９】なお、前記ディスプレイ２３を備えたＣＰ
Ｕ２４は、図３で示されるように、パーソナルコンピュ
ータ２５として構成され、その集積回路のボード（図示
せず）には、パルサ・レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部
２２が組み込まれる場合にも適用される。
Ｕ２４は、図３で示されるように、パーソナルコンピュ
ータ２５として構成され、その集積回路のボード（図示
せず）には、パルサ・レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部
２２が組み込まれる場合にも適用される。
【００２０】したがって、本発明では、まず最初に、試
験体２の標準試料を対象にして、ＳＨ波からなる超音波
の減衰係数、周波数、位相、伝搬時間、受信感度、波形
のパターン解析などの測定要素によって判断された判定
しきい値が決定される。この場合、判定しきい値は、標
準試料における表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
の診断要素に対して、寿命などに対応した値を意味す
る。また、表面劣化、硬化、疲労、または液質変化の診
断要素は、熱、放射線、化学物質、水等による劣化、吸
水もしくは吸湿による劣化、接着強度、引張伸び、硬
さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック力、ポ
リマーの架橋量などが対象になる。そして、精度高くし
かも簡便に定量診断するためには、標準試料における診
断要素及び減衰係数、周波数、伝搬時間などの測定要素
の基準値をそれぞれ相関関係とした検量線を作成してお
くと便利である。これは、この検量線を基にして、前述
した判定しきい値が容易に設定できるからである。ま
た、この検量線は、単に定量測定をする上においても役
に立つ。
験体２の標準試料を対象にして、ＳＨ波からなる超音波
の減衰係数、周波数、位相、伝搬時間、受信感度、波形
のパターン解析などの測定要素によって判断された判定
しきい値が決定される。この場合、判定しきい値は、標
準試料における表面劣化、硬化、疲労、または液質変化
の診断要素に対して、寿命などに対応した値を意味す
る。また、表面劣化、硬化、疲労、または液質変化の診
断要素は、熱、放射線、化学物質、水等による劣化、吸
水もしくは吸湿による劣化、接着強度、引張伸び、硬
さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック力、ポ
リマーの架橋量などが対象になる。そして、精度高くし
かも簡便に定量診断するためには、標準試料における診
断要素及び減衰係数、周波数、伝搬時間などの測定要素
の基準値をそれぞれ相関関係とした検量線を作成してお
くと便利である。これは、この検量線を基にして、前述
した判定しきい値が容易に設定できるからである。ま
た、この検量線は、単に定量測定をする上においても役
に立つ。
【００２１】次いで、試験体２に対して、同様な測定作
業を行い、得られた測定要素の実測値などを前記標準試
料における検量線を用いて判断し、試験体２の表面劣
化、硬化、疲労、または液質変化を定量的に診断する。
そして、測定要素の実測値がしきい値に至れば、使用不
可と診断される。
業を行い、得られた測定要素の実測値などを前記標準試
料における検量線を用いて判断し、試験体２の表面劣
化、硬化、疲労、または液質変化を定量的に診断する。
そして、測定要素の実測値がしきい値に至れば、使用不
可と診断される。
【００２２】図４は、ＳＨ波が前記発信子３から圧電体
に伝播し前記受信子４によって受信されたときの波形の
一例であり、図５は前述した検量線を示した特性図であ
る。
に伝播し前記受信子４によって受信されたときの波形の
一例であり、図５は前述した検量線を示した特性図であ
る。
【００２３】この図４、図５を参照しながら試験体２に
おける熱による劣化の診断例について説明する。前記図
５は粘着性媒体の熱による劣化を識別する検量線Ａを示
した特性図であり、その縦軸は図４に示すピーク高さＶ
１、Ｖ２の比をとって測定要素とし、横軸は劣化の診断
要素としてピール力をとったものである。この場合、標
準試料で実測した測定要素Ｖ３／Ｖ１及び検量線Ａか
ら、診断要素ピール力が相対的に判断され、非破壊で定
量的に判断される。なお、しきい値を図示のようにピー
ル力８０ｇと設定すれば、Ｖ３／Ｖ１が０．９５を下ま
わったとき、使用不可と診断される。
おける熱による劣化の診断例について説明する。前記図
５は粘着性媒体の熱による劣化を識別する検量線Ａを示
した特性図であり、その縦軸は図４に示すピーク高さＶ
１、Ｖ２の比をとって測定要素とし、横軸は劣化の診断
要素としてピール力をとったものである。この場合、標
準試料で実測した測定要素Ｖ３／Ｖ１及び検量線Ａか
ら、診断要素ピール力が相対的に判断され、非破壊で定
量的に判断される。なお、しきい値を図示のようにピー
ル力８０ｇと設定すれば、Ｖ３／Ｖ１が０．９５を下ま
わったとき、使用不可と診断される。
【００２４】また、表面硬化、疲労、または液質変化の
場合も、診断要素及び減衰係数、周波数、位相、伝搬時
間などの測定要素をそれぞれ相関関係とした検量線が作
成されれば、同様にして診断ができる。
場合も、診断要素及び減衰係数、周波数、位相、伝搬時
間などの測定要素をそれぞれ相関関係とした検量線が作
成されれば、同様にして診断ができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、診断用
測定センサ１は小型軽量化されており、また、金属、セ
ラミックス、ポリマー、液体などの各種材料の表面劣
化、硬化、疲労、または液質変化を比較的容易に定量診
断できるという利点を有する。
測定センサ１は小型軽量化されており、また、金属、セ
ラミックス、ポリマー、液体などの各種材料の表面劣
化、硬化、疲労、または液質変化を比較的容易に定量診
断できるという利点を有する。
【００２６】また、この診断用測定センサ１を応用した
各種材料の診断装置及び診断方法では、試験体２から測
定した減衰係数、周波数、位相、伝播時間、受信感度、
波形のパターン解析などの測定要素の実測値が試験体の
標準試料から求めた判定しきい値と比較判断されること
により、試験体の熱、放射線、化学物質、水等による劣
化、吸水もしくは吸湿による劣化、接着強度、引張伸
び、硬さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック
力、ポリマーの架橋量などの診断要素が相対的な関係
で、しかも簡易に定量診断ができるという利点を有す
る。この場合、診断要素及び測定要素の基準値がそれぞ
れ相関関係となる検量線を作成し、この検量線を基準に
して、測定要素の実測値を比較判断するようにすればよ
り簡便で、しかも精度の高い定量診断が可能になる。
各種材料の診断装置及び診断方法では、試験体２から測
定した減衰係数、周波数、位相、伝播時間、受信感度、
波形のパターン解析などの測定要素の実測値が試験体の
標準試料から求めた判定しきい値と比較判断されること
により、試験体の熱、放射線、化学物質、水等による劣
化、吸水もしくは吸湿による劣化、接着強度、引張伸
び、硬さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピール力、タック
力、ポリマーの架橋量などの診断要素が相対的な関係
で、しかも簡易に定量診断ができるという利点を有す
る。この場合、診断要素及び測定要素の基準値がそれぞ
れ相関関係となる検量線を作成し、この検量線を基準に
して、測定要素の実測値を比較判断するようにすればよ
り簡便で、しかも精度の高い定量診断が可能になる。
【図１】本発明各種材料の診断用測定センサの一実施例
を示す概念的な説明図、
を示す概念的な説明図、
【図２】本発明各種材料の診断装置の一実施例を示す概
念的な構成図、
念的な構成図、
【図３】本発明各種材料の診断装置の変形例を示す概念
的な構成図、
的な構成図、
【図４】本発明各種材料の診断用測定センサを用いて、
発信子から圧電体に伝播し受信子によって受信したＳＨ
波の波形の一例を示す特性図、
発信子から圧電体に伝播し受信子によって受信したＳＨ
波の波形の一例を示す特性図、
【図５】ポリマー（粘着材）における熱によるピール力
低下を、波形変化（Ｖ３／Ｖ１）によって識別する検量
線Ａが示された特性図。
低下を、波形変化（Ｖ３／Ｖ１）によって識別する検量
線Ａが示された特性図。
１ 診断用測定センサ １ａ センサ本体 ２ 試験体 ３ 発信子 ４ 受信子 ５ 圧電体 ６ くさび部材 ７ くさび部材 ８ ケース ９ａ，９ｂ 端子 １０ａ，１０ｂ リード線 １１ａ，１１ｂ ケーブル １２ 接触面 ２１ パルサ・レシーバ部 ２２ Ａ／Ｄ変換部 ２３ ディスプレイ ２４ ＣＰＵ ２５ パーソナルコンピュータ
Claims (7)
- 【請求項１】 センサ本体１ａには、超音波の発信子
３、受信子４及び圧電体５が備えられることにより、軟
質ポリマー、粘着性媒体、液体等からなる試験体２の表
面劣化、硬化、疲労、または液質変化が非破壊で測定で
きるようにした各種材料の診断用測定センサにおいて、 前記発信子３及び受信子４は、横波の剪断水平波（ＳＨ
波）からなる超音波を送受信できるように対向して配置
され、 前記圧電体５は、前記発信子３及び受信子４間で、くさ
び部材６，７を介して配置されており、しかも前記試験
体２に対する接触面１２を備えていることを特徴とする
各種材料の診断用測定センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された測定センサ１の発
信子３及び受信子４は、超音波の発信及び受信を制御す
るパルサー・レシーバ部２１に接続され、このパルサー
・レシーバ部２１には、前記受信子４側からの受信波を
デジタル変換するＡ／Ｄ変換部２２及び波形表示などに
用いるディスプレイ２３を備えた演算処理用のＣＰＵ２
４が接続されるようにしたことを特徴とする各種材料の
診断装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載されたディスプレイ２３
を備えたＣＰＵ２４は、パーソナルコンピュータ２５と
して構成され、その集積回路のボードには、パルサー・
レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部２２がそれぞれ組み込
まれている請求項２記載の各種材料の診断装置。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載された各
種材料の診断装置に組込まれる診断用測定センサは、発
信子３及び受信子４間を伝播する超音波の一部が前記試
験体２に漏洩することで回折伝播させ、得られた受信波
形を基礎にして試験体２の表面劣化、硬化、疲労または
液質変化を測定するようにしたことを特徴とする各種材
料の診断方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載された受信波形からは、
ＣＰＵ２４により演算、解析処理された減衰係数、周波
数、位相、波形、伝播時間、受信感度等の測定要素の実
測値が求められ、この実測値は、標準試料における表面
劣化、硬化、疲労、または液質変化の診断要素の判定し
きい値と比較判断されることによって、試験体２の表面
劣化、硬化、疲労、または液質変化が相対的に診断され
るようにした請求項４記載の各種材料の診断方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載された診断要素として、
熱、放射線、化学物質、水等による劣化、吸水吸湿によ
る劣化、引張のび、硬さ、疲労、ＰＨ、濃度、粘度、ピ
ール力、タック力、ポリマーの架橋量が適用されている
請求項５記載の各種材料の診断方法。 - 【請求項７】 請求項５に記載された試験体２の標準試
料から求めた判定しきい値は、診断要素の基準値及び測
定要素の基準値がそれぞれ相関関係にあるように作成さ
れた検量線を基にして定められている請求項５及び請求
項６記載の各種材料の診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275398A JPH10104207A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 各種材料の診断用測定センサ、診断装置及び診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275398A JPH10104207A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 各種材料の診断用測定センサ、診断装置及び診断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104207A true JPH10104207A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17554951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8275398A Pending JPH10104207A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 各種材料の診断用測定センサ、診断装置及び診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10104207A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007057327A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2007121166A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| US11874254B2 (en) | 2019-11-13 | 2024-01-16 | Abb Schweiz Ag | Integrity detection system for an ultrasound transducer |
-
1996
- 1996-09-26 JP JP8275398A patent/JPH10104207A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007057327A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2007121166A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| US11874254B2 (en) | 2019-11-13 | 2024-01-16 | Abb Schweiz Ag | Integrity detection system for an ultrasound transducer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040623 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040630 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041025 |