JPH10111241A - 非破壊診断方法および非破壊診断装置 - Google Patents
非破壊診断方法および非破壊診断装置Info
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- JPH10111241A JPH10111241A JP26403896A JP26403896A JPH10111241A JP H10111241 A JPH10111241 A JP H10111241A JP 26403896 A JP26403896 A JP 26403896A JP 26403896 A JP26403896 A JP 26403896A JP H10111241 A JPH10111241 A JP H10111241A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】機器の運転を停止することなく、絶縁材料や潤
滑油の重量減少率を非破壊で診断すること。 【解決手段】光透過損失または反射吸光度差をパラメー
タとして光ファイバプローブ型センサを用いた非破壊診
断方法。
滑油の重量減少率を非破壊で診断すること。 【解決手段】光透過損失または反射吸光度差をパラメー
タとして光ファイバプローブ型センサを用いた非破壊診
断方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、稼働中の機器の運
転を停止することなく、機器に使用されている絶縁材料
や構造材料，潤滑油等の重量減少率を液体，固体にかか
わらず、光学的に非破壊で診断できる非破壊診断方法お
よび非破壊診断装置に関している。
転を停止することなく、機器に使用されている絶縁材料
や構造材料，潤滑油等の重量減少率を液体，固体にかか
わらず、光学的に非破壊で診断できる非破壊診断方法お
よび非破壊診断装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】回転機の絶縁材料の劣化度を評価する非
破壊診断方法として、特開昭64−84162 号公報に開示さ
れているように、白色の標準光源から光ファイバで導い
た照射光を絶縁材料と同じ材料で構成されているセンサ
部で反射させ、この反射光を受光用光ファイバを通して
検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づいた色度あるいは色
度差によって表色演算を行う診断装置が提案されてい
る。ここでＬ＊は明度指数で明るさを表し、ａ＊及びｂ
＊はクロマティック指数と呼び、色度（色相と彩度）を
表す。
破壊診断方法として、特開昭64−84162 号公報に開示さ
れているように、白色の標準光源から光ファイバで導い
た照射光を絶縁材料と同じ材料で構成されているセンサ
部で反射させ、この反射光を受光用光ファイバを通して
検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づいた色度あるいは色
度差によって表色演算を行う診断装置が提案されてい
る。ここでＬ＊は明度指数で明るさを表し、ａ＊及びｂ
＊はクロマティック指数と呼び、色度（色相と彩度）を
表す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、回転
機等の機器を製造する時点で機器の絶縁層中に、予め照
射用光ファイバ，受光用光ファイバ及びセンサ部をそれ
ぞれ埋設しておく必要があり、これらを埋設していない
既存の機器には適用できないという本質的な問題があっ
た。
機等の機器を製造する時点で機器の絶縁層中に、予め照
射用光ファイバ，受光用光ファイバ及びセンサ部をそれ
ぞれ埋設しておく必要があり、これらを埋設していない
既存の機器には適用できないという本質的な問題があっ
た。
【０００４】さらに前記従来技術は、材料の重量減少率
を診断することはできなかった。
を診断することはできなかった。
【０００５】本発明の目的は、上記の課題を解決し、稼
働中の機器の運転を特に停止することなく、機器に使用
されている絶縁材料や構造材料の重量減少率を液体，固
体にかかわらず、光学的に非破壊で診断できる非破壊診
断方法および非破壊診断装置を提供することにある。
働中の機器の運転を特に停止することなく、機器に使用
されている絶縁材料や構造材料の重量減少率を液体，固
体にかかわらず、光学的に非破壊で診断できる非破壊診
断方法および非破壊診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、樹脂やオ
イルの熱重量減少と光学物性との関係を検討した結果、
熱劣化に伴う樹脂やオイルの表面反射光強度、あるいは
透過光強度の変化から重量減少率を正確に判定できる非
破壊診断方法および非破壊診断装置を見出し、本発明に
到達した。即ち、本発明の要旨は次のとおりである。
イルの熱重量減少と光学物性との関係を検討した結果、
熱劣化に伴う樹脂やオイルの表面反射光強度、あるいは
透過光強度の変化から重量減少率を正確に判定できる非
破壊診断方法および非破壊診断装置を見出し、本発明に
到達した。即ち、本発明の要旨は次のとおりである。
【０００７】（１） 波長が相異なる少なくとも２種の
単色光光源からの照射光を照射用光ファイバで導き測定
物表面に照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光
ファイバを用いて受光器に導き、データ処理部において
該受光器からの出力より各波長における反射吸光度（Ａ
λ）を（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差（Δ
Ａλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定
物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを
比較演算することによって測定物の重量減少率を判定す
ることを特徴とする非破壊診断方法にある。
単色光光源からの照射光を照射用光ファイバで導き測定
物表面に照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光
ファイバを用いて受光器に導き、データ処理部において
該受光器からの出力より各波長における反射吸光度（Ａ
λ）を（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差（Δ
Ａλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定
物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを
比較演算することによって測定物の重量減少率を判定す
ることを特徴とする非破壊診断方法にある。
【０００８】
【数９】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） （２） 波長が相異なる少なくとも２種の単色光光源
と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合器と、該
光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイバと、該
測定物表面からの反射光を受光して受光器に導く受光用
光ファイバと、前記各波長における反射光強度を検出し
て測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、該
受光器からの出力値より各波長における反射吸光度（Ａ
λ）を（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差（Δ
Ａλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定
物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを
比較演算することによって測定物の重量減少率を判定す
るデータ処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装
置にある。
とする） （２） 波長が相異なる少なくとも２種の単色光光源
と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合器と、該
光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイバと、該
測定物表面からの反射光を受光して受光器に導く受光用
光ファイバと、前記各波長における反射光強度を検出し
て測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、該
受光器からの出力値より各波長における反射吸光度（Ａ
λ）を（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差（Δ
Ａλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定
物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを
比較演算することによって測定物の重量減少率を判定す
るデータ処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装
置にある。
【０００９】
【数１０】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） （３） 少なくとも１種の単色光光源からの照射光を照
射用光ファイバで導き、厚さｔ（mm）の測定物に照射
し、該測定物からの透過光を対向して設置させた受光用
光ファイバを用いて受光器に導き、データ処理部におい
て該受光器からの出力より光透過損失（Ｌλ，ｄＢ／m
m）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測定物
の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定することを特徴と
する非破壊診断方法にある。
とする） （３） 少なくとも１種の単色光光源からの照射光を照
射用光ファイバで導き、厚さｔ（mm）の測定物に照射
し、該測定物からの透過光を対向して設置させた受光用
光ファイバを用いて受光器に導き、データ処理部におい
て該受光器からの出力より光透過損失（Ｌλ，ｄＢ／m
m）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測定物
の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定することを特徴と
する非破壊診断方法にある。
【００１０】
【数１１】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） （４） 少なくとも１種の単色光光源と、該光源光を厚
さｔ（mm）の測定物に照射する照射用光ファイバと、該
測定物からの透過光を受光して受光器に導く対向して設
置させた受光用光ファイバと、前記透過光の強度を検出
して測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、
該受光器からの出力値より光透過損失（Ｌλ，ｄＢ／m
m）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測定物
の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定するデータ処理部
を備えたことを特徴とする非破壊診断装置にある。
る） （４） 少なくとも１種の単色光光源と、該光源光を厚
さｔ（mm）の測定物に照射する照射用光ファイバと、該
測定物からの透過光を受光して受光器に導く対向して設
置させた受光用光ファイバと、前記透過光の強度を検出
して測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、
該受光器からの出力値より光透過損失（Ｌλ，ｄＢ／m
m）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測定物
の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定するデータ処理部
を備えたことを特徴とする非破壊診断装置にある。
【００１１】
【数１２】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） （５） 波長が相異なる少なくとも２種の単色光光源か
らの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面に照射
し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて受光器に導き、データ処理部において予め記憶させ
た測定物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関
係とを比較演算することによって測定物の重量減少率を
判定することを特徴とする非破壊診断方法。
る） （５） 波長が相異なる少なくとも２種の単色光光源か
らの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面に照射
し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて受光器に導き、データ処理部において予め記憶させ
た測定物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関
係とを比較演算することによって測定物の重量減少率を
判定することを特徴とする非破壊診断方法。
【００１２】（６） 白色連続光を照射するハロゲンラ
ンプからの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面
に照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイ
バを用いて分光器を有する受光器に導き、データ処理部
において予め記憶させた測定物の重量減少率と各波長間
の反射吸光度差との関係とを比較演算することによって
測定物の重量減少率を判定することを特徴とする非破壊
診断方法。
ンプからの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面
に照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイ
バを用いて分光器を有する受光器に導き、データ処理部
において予め記憶させた測定物の重量減少率と各波長間
の反射吸光度差との関係とを比較演算することによって
測定物の重量減少率を判定することを特徴とする非破壊
診断方法。
【００１３】（７） 波長が相異なる少なくとも２種の
単色光源と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合
器と、該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイ
バと、該測定物表面からの反射光を受光して受光器に導
く受光用光ファイバと、前記各波長における反射光強度
を検出して測定値を電気信号として外部出力できる受光
器と、該受光器からの出力値より各波長における反射吸
光度を予め記憶させた測定物の重量減少率とを比較演算
することによって測定物の重量減少率を判定するデータ
処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。
単色光源と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合
器と、該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイ
バと、該測定物表面からの反射光を受光して受光器に導
く受光用光ファイバと、前記各波長における反射光強度
を検出して測定値を電気信号として外部出力できる受光
器と、該受光器からの出力値より各波長における反射吸
光度を予め記憶させた測定物の重量減少率とを比較演算
することによって測定物の重量減少率を判定するデータ
処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。
【００１４】（８） 白色連続光を照射するハロゲンラ
ンプの光源と、該光源光を測定物表面に照射する照射用
光ファイバと、該測定物表面からの反射光を受光し、分
光器を有する受光器に導く受光用光ファイバと、該分光
器で分光された各波長における反射光強度を検出して測
定値を電気信号として外部出力できる受光器と、該受光
器からの出力値より各波長における反射吸光度差と予め
記憶させた測定物の重量減少率との関係とを比較演算す
ることによって測定物の重量減少率を判定することを特
徴とする非破壊診断装置。
ンプの光源と、該光源光を測定物表面に照射する照射用
光ファイバと、該測定物表面からの反射光を受光し、分
光器を有する受光器に導く受光用光ファイバと、該分光
器で分光された各波長における反射光強度を検出して測
定値を電気信号として外部出力できる受光器と、該受光
器からの出力値より各波長における反射吸光度差と予め
記憶させた測定物の重量減少率との関係とを比較演算す
ることによって測定物の重量減少率を判定することを特
徴とする非破壊診断装置。
【００１５】なお、光源として使用する単色光は、波長
６６０〜１５５０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ，Ｌ
Ｄが入手容易で、寿命も長く性能も安定しており好適で
ある。特に、６６０，６７０，７８０，８００，８５
０，１０３０，１３００，1550ｎｍ等のＬＥＤ，ＬＤ光
源が好適である。上記領域以外の波長の光源では、測定
物の重量減少率が比較的小さいうちに検出器（受光器）
がオーバーレンジとなり、測光不能となる場合がある。
測定物がもともと透明性の高いアクリル樹脂，ポリカー
ボネート樹脂，鉱油等である場合には、６６０，６７
０，７８０，８００，８５０ｎｍ等の波長の光が適して
いる。一方、測定物がもともと着色しているアルキッド
樹脂，不飽和ポリエステル樹脂、あるいはすぐに黒く変
色してしまうエポキシ樹脂、あるいは顔料等を含む不透
明な樹脂等については、７８０，800，８５０，１０３
０，１３００，１５５０ｎｍ等の近赤外領域の波長の光
が適している。
６６０〜１５５０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤ，Ｌ
Ｄが入手容易で、寿命も長く性能も安定しており好適で
ある。特に、６６０，６７０，７８０，８００，８５
０，１０３０，１３００，1550ｎｍ等のＬＥＤ，ＬＤ光
源が好適である。上記領域以外の波長の光源では、測定
物の重量減少率が比較的小さいうちに検出器（受光器）
がオーバーレンジとなり、測光不能となる場合がある。
測定物がもともと透明性の高いアクリル樹脂，ポリカー
ボネート樹脂，鉱油等である場合には、６６０，６７
０，７８０，８００，８５０ｎｍ等の波長の光が適して
いる。一方、測定物がもともと着色しているアルキッド
樹脂，不飽和ポリエステル樹脂、あるいはすぐに黒く変
色してしまうエポキシ樹脂、あるいは顔料等を含む不透
明な樹脂等については、７８０，800，８５０，１０３
０，１３００，１５５０ｎｍ等の近赤外領域の波長の光
が適している。
【００１６】本発明においては、照射用光ファイバおよ
び受光用光ファイバを機器中に予め埋設しておく必要が
ないので、これら光ファイバもそれ自身の耐熱性を特に
要求されないために、光ファイバとして口径の大きなプ
ラスチック光ファイバの使用が可能であり、受光能を向
上するうえで有利である。
び受光用光ファイバを機器中に予め埋設しておく必要が
ないので、これら光ファイバもそれ自身の耐熱性を特に
要求されないために、光ファイバとして口径の大きなプ
ラスチック光ファイバの使用が可能であり、受光能を向
上するうえで有利である。
【００１７】また、予め記憶させる測定物の重量減少率
と各波長間の反射吸光度差との関係、あるいは測定物の
重量減少率と光透過損失との関係は、モデル的に行う加
速劣化試験によって得られる。得られた関係図は一般に
診断マスターカーブと呼ばれ、図３及び図４に代表的な
例を示した。この加速劣化試験は特に制限されるもので
なく、従来公知の技術を用いて行うことができる。
と各波長間の反射吸光度差との関係、あるいは測定物の
重量減少率と光透過損失との関係は、モデル的に行う加
速劣化試験によって得られる。得られた関係図は一般に
診断マスターカーブと呼ばれ、図３及び図４に代表的な
例を示した。この加速劣化試験は特に制限されるもので
なく、従来公知の技術を用いて行うことができる。
【００１８】一般に、有機材料の熱劣化に伴う反射吸光
度スペクトルの変化は、図２に示されるような変化で代
表される。該図のように劣化に伴って可視領域の短波長
側で反射吸光度は著しい増加を示すので、検出器（受光
器）の測定レンジ上の制約から６６０ｎｍ未満の波長領
域では機器の寿命点まで、使用されている材料の反射吸
光度を測定し続けることが実質的に困難となってしま
う。この短波長側での反射吸光度の増加は、主に材料の
熱酸化劣化反応による電子遷移吸収損失の増大に起因す
るものである。劣化の進行に伴って反射吸光度は短波長
側ほど増加するようになるので、任意の２波長間の反射
吸光度差ΔＡλ（＝Ａλ1−Ａλ2）も同様に増加する。
ここで、λ１＜λ２である。例えば図２において、波長
λ１(ｎｍ)と波長λ２（ｎｍ）間の反射吸光度差ΔＡλ
を、劣化度の大きい材料から順にα１，α２，α３とす
れば、α１＞α２＞α３の関係が成立する。なお、光透
過損失に対しても同様のことがいえる。
度スペクトルの変化は、図２に示されるような変化で代
表される。該図のように劣化に伴って可視領域の短波長
側で反射吸光度は著しい増加を示すので、検出器（受光
器）の測定レンジ上の制約から６６０ｎｍ未満の波長領
域では機器の寿命点まで、使用されている材料の反射吸
光度を測定し続けることが実質的に困難となってしま
う。この短波長側での反射吸光度の増加は、主に材料の
熱酸化劣化反応による電子遷移吸収損失の増大に起因す
るものである。劣化の進行に伴って反射吸光度は短波長
側ほど増加するようになるので、任意の２波長間の反射
吸光度差ΔＡλ（＝Ａλ1−Ａλ2）も同様に増加する。
ここで、λ１＜λ２である。例えば図２において、波長
λ１(ｎｍ)と波長λ２（ｎｍ）間の反射吸光度差ΔＡλ
を、劣化度の大きい材料から順にα１，α２，α３とす
れば、α１＞α２＞α３の関係が成立する。なお、光透
過損失に対しても同様のことがいえる。
【００１９】また、特開平3−226651 号公報に記載され
ているように、劣化度は換算時間θで表される。換算時
間θで表すことにより、様々な熱履歴を有する材料であ
っても、θが等しければ同じ劣化程度であることを意味
する。換算時間θ（ｈ）は（４）式で定義される。
ているように、劣化度は換算時間θで表される。換算時
間θで表すことにより、様々な熱履歴を有する材料であ
っても、θが等しければ同じ劣化程度であることを意味
する。換算時間θ（ｈ）は（４）式で定義される。
【００２０】
【数１３】
【００２１】ここで、ΔＥは熱劣化のみかけの活性化エ
ネルギー（Ｊ／mol ）、Ｒは気体定数（Ｊ／Ｋ／mol
）、Ｔは熱劣化の絶対温度（Ｋ）、ｔは劣化時間
（ｈ）である。樹脂やオイルのΔＥは、数種の劣化温度
に対する反射吸光度差あるいは光透過損失の変化をアレ
ニウスプロットすることによって容易に算出できる。
ネルギー（Ｊ／mol ）、Ｒは気体定数（Ｊ／Ｋ／mol
）、Ｔは熱劣化の絶対温度（Ｋ）、ｔは劣化時間
（ｈ）である。樹脂やオイルのΔＥは、数種の劣化温度
に対する反射吸光度差あるいは光透過損失の変化をアレ
ニウスプロットすることによって容易に算出できる。
【００２２】さらに、予め求めておいた該樹脂や該オイ
ル等を用いた機器の寿命点における換算時間をθ0とす
れば、実測から求めた換算時間θとの差Δθ（＝θ0−
θ）が余寿命に相当する換算時間となり、劣化度判定の
尺度となる。即ち、余寿命Δθ（ｈ）は（５）式で表さ
れる。
ル等を用いた機器の寿命点における換算時間をθ0とす
れば、実測から求めた換算時間θとの差Δθ（＝θ0−
θ）が余寿命に相当する換算時間となり、劣化度判定の
尺度となる。即ち、余寿命Δθ（ｈ）は（５）式で表さ
れる。
【００２３】
【数１４】
【００２４】（５）式より、時間ｔ以降の機器の使用温
度条件が定まれば、余寿命の時間Δｔ(＝ｔ0−ｔ）を求
めることができる。
度条件が定まれば、余寿命の時間Δｔ(＝ｔ0−ｔ）を求
めることができる。
【００２５】実機器の運転時間ｔがわかれば、（４）式
を用いて機器使用時の平均温度Ｔを推定することも可能
である。このことは実施例で説明する。
を用いて機器使用時の平均温度Ｔを推定することも可能
である。このことは実施例で説明する。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２７】（実施例１）図１に回転機ロータ１の表面
を測光することにより、ロータバーを固着しているエポ
キシ樹脂の重量減少率を診断する例を示す。まず、２ヶ
の光源ＬＥＤ３，４の各波長に対するレファレンス光量
を測定する。本実施例ではλ１として670ｎｍ、λ２と
して１３００ｎｍを用いた。光源ＬＥＤ３から発生した
ピーク波長λ１の単色光は、光結合器６を介する照射用
光ファイバ５を経てプローブ２より標準白板上に照射さ
れる。標準白板は特に制限されるものでなく、酸化アル
ミナや白色普通紙等でよく、クロームメッキされた金属
板等を用いても一向に差し支えない。反射光は受光用光
ファイバ７を経て受光器（光パワーメータ）８に伝送さ
れ、ピーク波長λ１のレファレンス光量Ｉ1 が計測さ
れ、データ処理部（パソコン）９に記憶される。同様に
して、光源ＬＥＤ４から発生したピーク波長λ２の単色
光を用いて同じ操作が行われ、データ処理部（パソコ
ン）９にピーク波長λ２のレファレンス光量Ｉ2 が記憶
される。次に、回転機ロータ１の表面の反射光量を測定
する。レファレンス光量を測定したのと同様にして、光
源ＬＥＤ３，４からの単色光を用いて、回転機ロータ１
の表面に照射し、それぞれの反射光量Ｉ1′、Ｉ2′を測
定する。データ処理部(パソコン)９では、λ１における
反射率Ｒλ1（＝１００×Ｉ1′／Ｉ1）とλ２における
反射率Ｒλ2（＝１００×Ｉ2′／Ｉ2 ）を算出，記憶す
る。このようにして、波長λ１と波長λ２における反射
率が得られるので、データ処理部（パソコン）９におい
て２波長間の反射吸光度差ΔＡλ（＝Ａλ1−Ａλ2）が
求められる。データ処理部（パソコン）９には、図４に
示したような樹脂の重量減少率に対応した反射吸光度差
がマスターカーブとして予め記憶されており、この記憶
された関数値と実測の反射吸光度差ΔＡλから比較演算
して回転機ロータ１の重量減少率を判定し、外部（図示
省略）のプリンタ等に測定結果として出力する。
を測光することにより、ロータバーを固着しているエポ
キシ樹脂の重量減少率を診断する例を示す。まず、２ヶ
の光源ＬＥＤ３，４の各波長に対するレファレンス光量
を測定する。本実施例ではλ１として670ｎｍ、λ２と
して１３００ｎｍを用いた。光源ＬＥＤ３から発生した
ピーク波長λ１の単色光は、光結合器６を介する照射用
光ファイバ５を経てプローブ２より標準白板上に照射さ
れる。標準白板は特に制限されるものでなく、酸化アル
ミナや白色普通紙等でよく、クロームメッキされた金属
板等を用いても一向に差し支えない。反射光は受光用光
ファイバ７を経て受光器（光パワーメータ）８に伝送さ
れ、ピーク波長λ１のレファレンス光量Ｉ1 が計測さ
れ、データ処理部（パソコン）９に記憶される。同様に
して、光源ＬＥＤ４から発生したピーク波長λ２の単色
光を用いて同じ操作が行われ、データ処理部（パソコ
ン）９にピーク波長λ２のレファレンス光量Ｉ2 が記憶
される。次に、回転機ロータ１の表面の反射光量を測定
する。レファレンス光量を測定したのと同様にして、光
源ＬＥＤ３，４からの単色光を用いて、回転機ロータ１
の表面に照射し、それぞれの反射光量Ｉ1′、Ｉ2′を測
定する。データ処理部(パソコン)９では、λ１における
反射率Ｒλ1（＝１００×Ｉ1′／Ｉ1）とλ２における
反射率Ｒλ2（＝１００×Ｉ2′／Ｉ2 ）を算出，記憶す
る。このようにして、波長λ１と波長λ２における反射
率が得られるので、データ処理部（パソコン）９におい
て２波長間の反射吸光度差ΔＡλ（＝Ａλ1−Ａλ2）が
求められる。データ処理部（パソコン）９には、図４に
示したような樹脂の重量減少率に対応した反射吸光度差
がマスターカーブとして予め記憶されており、この記憶
された関数値と実測の反射吸光度差ΔＡλから比較演算
して回転機ロータ１の重量減少率を判定し、外部（図示
省略）のプリンタ等に測定結果として出力する。
【００２８】３台の回転機ロータについて、ロータの吸
気側から排気側へ連続的に反射吸光度差を測定した結果
を図５に示した。排気側の方が冷却効率が低いため、劣
化が進行したロータでは、排気側の反射吸光度差が大き
くなっていることがわかる。即ち、図４から重量減少率
が吸気側よりも大きくなっているといえる。さらに、使
用したエポキシ樹脂のみかけの活性化エネルギーΔＥ
と、３台の回転機の運転時間ｔがわかっていたので、
（４）式を用いて使用時の平均表面温度を算出すること
ができる。算出結果を図５中に記した。このように、本
発明は樹脂の重量減少率を推定できるばかりでなく、使
用時に上昇した機器の平均運転温度を推定できる。
気側から排気側へ連続的に反射吸光度差を測定した結果
を図５に示した。排気側の方が冷却効率が低いため、劣
化が進行したロータでは、排気側の反射吸光度差が大き
くなっていることがわかる。即ち、図４から重量減少率
が吸気側よりも大きくなっているといえる。さらに、使
用したエポキシ樹脂のみかけの活性化エネルギーΔＥ
と、３台の回転機の運転時間ｔがわかっていたので、
（４）式を用いて使用時の平均表面温度を算出すること
ができる。算出結果を図５中に記した。このように、本
発明は樹脂の重量減少率を推定できるばかりでなく、使
用時に上昇した機器の平均運転温度を推定できる。
【００２９】（実施例２）図６にエンジンユニット１０
の潤滑油をフローセル１１を用いて測光することによ
り、潤滑油の重量減少率を非破壊で診断する例を示す。
まず、実施例１と同様にして光源ＬＥＤ３のレファレン
ス光量を測定する。本実施例ではλ１として８５０ｎｍ
を用いた。光源ＬＥＤ３から発生したピーク波長λ１の
単色光は、照射用光ファイバ５を経て、対向して密着設
置させた２ヶのプローブ２を介して、受光用光ファイバ
７に伝送される。伝送光は受光器（光パワーメータ）８
に伝送され、ピーク波長λ１のレファレンス光量Ｉ1 が
計測され、データ処理部（パソコン）９に記憶される。
次に、エンジンユニット１０の潤滑油の透過光量を測定
する。レファレンス光量を測定したのと同様にして、光
源ＬＥＤ３からの単色光を用いて、対向して設置させた
プローブ２の間隙に光路長ｔ（mm、本実施例ではｔ＝
１）なるフローセル１１を介して、エンジンユニット１
０の潤滑油の透過光量Ｉ1′を測定する。データ処理部
(パソコン）９では、λ１における吸光度Ａλ（＝−log
Ｉ1′／Ｉ1 ）を算出，記憶する。このようにして、波
長λ１における吸光度が得られるので、データ処理部
（パソコン）９において（３）式に従って光透過損失Ｌ
λ（ｄＢ／mm）が求められる。データ処理部（パソコ
ン）９には、図３に示したような樹脂の重量減少率に対
応した光透過損失がマスターカーブとして予め記憶され
ており、この記憶された関数値と実測の光透過損失値Ｌ
λから比較演算してエンジンユニット１０の潤滑油の重
量減少率を判定し、外部（図示省略）のプリンタ等に測
定結果として出力する。
の潤滑油をフローセル１１を用いて測光することによ
り、潤滑油の重量減少率を非破壊で診断する例を示す。
まず、実施例１と同様にして光源ＬＥＤ３のレファレン
ス光量を測定する。本実施例ではλ１として８５０ｎｍ
を用いた。光源ＬＥＤ３から発生したピーク波長λ１の
単色光は、照射用光ファイバ５を経て、対向して密着設
置させた２ヶのプローブ２を介して、受光用光ファイバ
７に伝送される。伝送光は受光器（光パワーメータ）８
に伝送され、ピーク波長λ１のレファレンス光量Ｉ1 が
計測され、データ処理部（パソコン）９に記憶される。
次に、エンジンユニット１０の潤滑油の透過光量を測定
する。レファレンス光量を測定したのと同様にして、光
源ＬＥＤ３からの単色光を用いて、対向して設置させた
プローブ２の間隙に光路長ｔ（mm、本実施例ではｔ＝
１）なるフローセル１１を介して、エンジンユニット１
０の潤滑油の透過光量Ｉ1′を測定する。データ処理部
(パソコン）９では、λ１における吸光度Ａλ（＝−log
Ｉ1′／Ｉ1 ）を算出，記憶する。このようにして、波
長λ１における吸光度が得られるので、データ処理部
（パソコン）９において（３）式に従って光透過損失Ｌ
λ（ｄＢ／mm）が求められる。データ処理部（パソコ
ン）９には、図３に示したような樹脂の重量減少率に対
応した光透過損失がマスターカーブとして予め記憶され
ており、この記憶された関数値と実測の光透過損失値Ｌ
λから比較演算してエンジンユニット１０の潤滑油の重
量減少率を判定し、外部（図示省略）のプリンタ等に測
定結果として出力する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、実働中の機器の運転を
停止することなく、機器に使用されている絶縁材料や構
造材料，潤滑油等の重量減少率を非破壊で診断できる。
停止することなく、機器に使用されている絶縁材料や構
造材料，潤滑油等の重量減少率を非破壊で診断できる。
【図１】実施例１の回転機ロータの非破壊診断例。
【図２】反射吸光度スペクトル変化の例。
【図３】光透過損失と重量減少率との関係を示す診断マ
スターカーブの例。
スターカーブの例。
【図４】反射吸光度差と重量減少率との関係を示す診断
マスターカーブの例。
マスターカーブの例。
【図５】実施例１の回転機ロータの平均表面温度と反射
吸光度差の実測結果。
吸光度差の実測結果。
【図６】実施例２のエンジンユニットの潤滑油の非破壊
診断例。
診断例。
【符号の説明】 １…回転機ロータ、２…プローブ、３…光源ＬＥＤ（λ
１）、４…光源ＬＥＤ（λ２）、５…照射用光ファイ
バ、６…光結合器、７…受光用光ファイバ、８…受光器
（光パワーメータ）、９…データ処理部（パソコン）、
１０…エンジンユニット、１１…潤滑油フローセル。
１）、４…光源ＬＥＤ（λ２）、５…照射用光ファイ
バ、６…光結合器、７…受光用光ファイバ、８…受光器
（光パワーメータ）、９…データ処理部（パソコン）、
１０…エンジンユニット、１１…潤滑油フローセル。
Claims (16)
- 【請求項１】波長が相異なる少なくとも２種の単色光光
源からの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面に
照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイバ
を用いて受光器に導き、データ処理部において該受光器
からの出力より各波長における反射吸光度（Ａλ）を
（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差（ΔＡλ）
を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定物の重
量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを比較演
算することによって測定物の重量減少率を判定すること
を特徴とする非破壊診断方法。 【数１】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） - 【請求項２】前記単色光光源として、波長６６０ｎｍ以
上１５５０ｎｍ以下のピーク波長を有する光源を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の非破壊診断方法。 - 【請求項３】白色連続光を照射するハロゲンランプから
の照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面に照射
し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて分光器を有する受光器に導き、データ処理部におい
て該受光器からの出力より各波長における反射吸光度
（Ａλ）を（１）式で算出後、任意の２波長間の反射吸
光度差（ΔＡλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶
させた測定物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差と
の関係とを比較演算することによって測定物の重量減少
率を判定することを特徴とする非破壊診断方法。 【数２】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） - 【請求項４】波長が相異なる少なくとも２種の単色光光
源と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合器と、
該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイバと、
該測定物表面からの反射光を受光して受光器に導く受光
用光ファイバと、前記各波長における反射光強度を検出
して測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、
該受光器からの出力値より各波長における反射吸光度
（Ａλ）を（１）式で算出後、各波長間の反射吸光度差
（ΔＡλ）を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた
測定物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係
とを比較演算することによって測定物の重量減少率を判
定するデータ処理部を備えたことを特徴とする非破壊診
断装置。 【数３】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） - 【請求項５】前記単色光光源として、波長６６０ｎｍ以
上１５５０ｎｍ以下のピーク波長を有するＬＥＤ光源ま
たはＬＤ光源を用いることを特徴とする請求項４記載の
非破壊診断装置。 - 【請求項６】白色連続光を照射するハロゲンランプの光
源と、該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイ
バと、該測定物表面からの反射光を受光し、分光器を有
する受光器に導く受光用光ファイバと、該分光器で分光
された各波長における反射光強度を検出して測定値を電
気信号として外部出力できる受光器と、該受光器からの
出力値より各波長における反射吸光度（Ａλ）を（１）
式で算出後、任意の２波長間の反射吸光度差（ΔＡλ）
を（２）式で演算し、さらに予め記憶させた測定物の重
量減少率と各波長間の反射吸光度差との関係とを比較演
算することによって測定物の重量減少率を判定するデー
タ処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。 【数４】 Ａλ＝−log（Ｒλ／１００） …（１） ΔＡλ＝Ａλ1−Ａλ2（ただし、λ１＜λ２） …（２） （波長λ（ｎｍ）における測定物の反射率をＲλ（％）
とする） - 【請求項７】少なくとも１種の単色光光源からの照射光
を照射用光ファイバで導き、厚さｔ（mm）の測定物に照
射し、該測定物からの透過光を対向して設置させた受光
用光ファイバを用いて受光器に導き、データ処理部にお
いて該受光器からの出力より光透過損失（Ｌλ，ｄＢ／
mm）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測定物
の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定することを特徴と
する非破壊診断方法。 【数５】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） - 【請求項８】前記単色光光源として、波長６６０ｎｍ以
上１５５０ｎｍ以下のピーク波長を有する光源を用いる
ことを特徴とする請求項７記載の非破壊診断方法。 - 【請求項９】白色連続光を照射するハロゲンランプから
の照射光を照射用光ファイバで導き、厚さｔ（mm）の測
定物に照射し、該測定物からの透過光を対向して設置さ
せた受光用光ファイバを用いて分光器を有する受光器に
導き、データ処理部において該受光器からの出力より光
透過損失（Ｌλ，ｄＢ／mm）を（３）式で算出し、さら
に予め記憶させた測定物の重量減少率と光透過損失との
関係とを比較演算することによって測定物の重量減少率
を判定することを特徴とする非破壊診断方法。 【数６】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） - 【請求項１０】少なくとも１種の単色光光源と、該光源
光を厚さｔ（mm）の測定物に照射する照射用光ファイバ
と、該測定物からの透過光を受光して受光器に導く対向
して設置させた受光用光ファイバと、前記透過光の強度
を検出して測定値を電気信号として外部出力できる受光
器と、該受光器からの出力値より光透過損失（Ｌλ，ｄ
Ｂ／mm）を（３）式で算出し、さらに予め記憶させた測
定物の重量減少率と光透過損失との関係とを比較演算す
ることによって測定物の重量減少率を判定するデータ処
理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。 【数７】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） - 【請求項１１】前記単色光光源として、波長６６０ｎｍ
以上１５５０ｎｍ以下のピーク波長を有するＬＥＤ光源
またはＬＤ光源を用いることを特徴とする請求項１０記
載の非破壊診断装置。 - 【請求項１２】白色連続光を照射するハロゲンランプの
光源と、該光源光を厚さｔ（mm）の測定物に照射する照
射用光ファイバと、該測定物からの透過光を受光し、分
光器を有する受光器に導く対向して設置させた受光用光
ファイバと、該分光器で分光された各波長における透過
光強度を検出して測定値を電気信号として外部出力でき
る受光器と、該受光器からの出力値より光透過損失（Ｌ
λ，ｄＢ／mm）を（３）式で算出し、さらに予め記憶さ
せた測定物の重量減少率と光透過損失との関係とを比較
演算することによって測定物の重量減少率を判定するデ
ータ処理部を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。 【数８】 Ｌλ＝（１０／ｔ）×Ａλ …（３） （波長λ（ｎｍ）における測定物の吸光度をＡλとす
る） - 【請求項１３】波長が相異なる少なくとも２種の単色光
光源からの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面
に照射し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイ
バを用いて受光器に導き、データ処理部において予め記
憶させた測定物の重量減少率と各波長間の反射吸光度差
との関係とを比較演算することによって測定物の重量減
少率を判定することを特徴とする非破壊診断方法。 - 【請求項１４】白色連続光を照射するハロゲンランプか
らの照射光を照射用光ファイバで導き測定物表面に照射
し、該測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて分光器を有する受光器に導き、データ処理部におい
て予め記憶させた測定物の重量減少率と各波長間の反射
吸光度差との関係とを比較演算することによって測定物
の重量減少率を判定することを特徴とする非破壊診断方
法。 - 【請求項１５】波長が相異なる少なくとも２種の単色光
源と、該光源光を照射用光ファイバに導く光結合器と、
該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファイバと、
該測定物表面からの反射光を受光して受光器に導く受光
用光ファイバと、前記各波長における反射光強度を検出
して測定値を電気信号として外部出力できる受光器と、
該受光器からの出力値より各波長における反射吸光度を
予め記憶させた測定物の重量減少率とを比較演算するこ
とによって測定物の重量減少率を判定するデータ処理部
を備えたことを特徴とする非破壊診断装置。 - 【請求項１６】白色連続光を照射するハロゲンランプの
光源と、該光源光を測定物表面に照射する照射用光ファ
イバと、該測定物表面からの反射光を受光し、分光器を
有する受光器に導く受光用光ファイバと、該分光器で分
光された各波長における反射光強度を検出して測定値を
電気信号として外部出力できる受光器と、該受光器から
の出力値より各波長における反射吸光度差と予め記憶さ
せた測定物の重量減少率との関係とを比較演算すること
によって測定物の重量減少率を判定することを特徴とす
る非破壊診断装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26403896A JPH10111241A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 非破壊診断方法および非破壊診断装置 |
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|---|---|---|---|
| JP26403896A JPH10111241A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 非破壊診断方法および非破壊診断装置 |
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