JPS6242030A - 軸方向のひび割れを検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は機械の回転０在の部分にある軸方向のひび割
れの検出に関する。更に具体的に云えば、この発明は回
転子の動作中にこのひび割れを検出する方法に関する。

多くの回転機械に用いられる回転子集成体は、かなり日
常的な任意の数の動作条件の為に、比較的厳しい機械的
な応力及び熱応力を受ける場合が多い。こういう用途に
用いられる回転子は、一般的に応力に耐える様に設計さ
れているが、依然として、成る状況では、回転子にひび
割れが起り得る。大抵の用途では、ひび割れを生じた回
転子は交換するか修理して、装置をそれ以上の損傷がら
保護すると共に、機械の効率のよい運転が引続いて出来
る様にしなければならない。更に、成る用途では、ひび
割れを生じた回転子は、装置を運転する人員に安全上の
危険を生ずる。例えば、航空機用機関の様な高速回転機
械では、ひび割れを生じた回転子は破滅的な故障を招く
惧がある。

然し、回転機械の回転子部分にあるひび割れの発生及び
成長は全く予測することが出来ない。成る極端な場合に
は、回転子の検出されていないひび割れが、回転子が脆
性破砕モードで破裂する程大きくなっていることがある
。航空機用機関の様な成る重要な用途では、破滅的な破
損を防止する為に、回転子を比較的頻繁に検査しなけれ
ばならない。航空機用機関の回転子円板部品を現在使わ
れている方式によって検査するには、回転子を検査する
度に、機関の分解及び再組立てを必要とする。この手順
は当然コストが高く、時間がか＼る。

更に、この様な定期検査によって、検査を行なった時に
、回転子集成体の状態を評価することが出来るが、検査
の合間にひび割れが開始して成長しているという惧れが
常にある。

従来、回転子のひび割れの存在及び成長を検出する多数
の非破壊形刃式が知られている。こういう方式の中には
、磁性粒子試験、渦電流試験及び染料滲透方式の様な表
面検査方法と、超音波試験の様な容積方法がある。然し
、こういう方式のどれを用いても、動作中に回転子を検
査することが出来ない。振動の徴候の解析により、回転
子のひび割れを検出することが出来、成る程度は回転子
を完全に停止しなくてもよい様にしている。然し、最近
まで、この方式は、回転子がゼロに近い回転速度に減速
した時にだけ役に立っていた。

米国特許第４，３８０，１７２号には、回転機械を減速
する必要性をなくした、オンラインの振動信号解析によ
るひび割れ検出方法が記載されている。この米国特許に
記載されている方法では、回転子は、一時的に回転子に
摂動を生じて、ひび割れが存在すれば、それが新しい、
異なる振動応答モードを発生することによって現われる
様に、正常の速度で、負荷状態で運転中に試験される。

米国特許第４，４０８，２９４号には、振動の徴候の解
析を利用することにより、回転子のひび割れを検出する
方法が記載されている。この米国特許に記載されている
方法では、回転子を正常な状態の下で運転している間に
、ヒストグラム方式を用いて得られた一組の差信号に対
し、振動の徴候の解析が行なわれる。

Ｌに引用した２つの米国特許に記載されている方法は、
回転子が回転している時の、回転子の曲げこわさの変化
を用いて、ひび割れが存在することを検出する。「横方
向の」ひび割れ、即ち、全体的に回転子の中心に対して
垂直な平面内にあるひび割れでは、ひび割れの発生及び
成長により、回転子の曲げこわさに測定可能な変化が生
ずる。

このこわさの変化を前に引用した米国特許に記載される
振動徴候解析方式によって険出し、それを用いて、回転
子にひび割れが存在すること並びにその寸法を表わすこ
とが出来る。然し、航空機用機関等の様な成る種の回転
機械では、大抵の回転子のひび割れが「軸方向」のひび
割れである。この明細書で云う「軸方向」のひび割れは
、回転子の中心軸線に全体的に平行な平面内にあるひび
割れである。この為、「軸方向のひび割れ」と云う言葉
は、半径方向−軸方向のひび割れ、即ち、回転子の中心
軸線と全体的に平行な方向に伸びると共に、この軸線に
対して全体的に垂直な方向の深さを持つひび割れを含み
、更に、円周方同一軸方向のひび割れ、即ち、回転子の
中心軸線に対して円周方向に全体的に伸びると共に、こ
の軸線と全体的に平行な方向の深さを持つひび割れをも
含む。

この様な軸方向のひび割れでは、回転中の回転子の曲げ
こわさの変化はそれ程著しくない。この発明は、この様
なひび割れによって生じた余分の不平衡の力と回転子の
回転速度の間の関係を利用することにより、こういう軸
方向のひび割れを検出する方法と装置を提供する。

従って、この発明の目的は、回転機械の動作中、回転機
械の回転子集成体の軸方向のひび割れを検出する方法と
装置を提供することである。

この発明の別の目的は、回転子にあるひび割れを早期に
検出する為に、機械のオンライン形の連続的な監視を行
なうことである。

この発明の別の目的は、振動徴候解析方式を用いて回転
子の軸方向のひび割れを検出することである。

発明の要約 この発明の１面では、回転機械の回転子部分の回転中、
この回転子部分の軸方向のひび割れを検出する方法が、
その長さに沿った少なくとも１箇所で回転子の機械的な
振動を感知して対応する回転子振動信号を発生すること
を含む。ベースラインとして役立つ背景振動信号が、回
転速度の関数として回転子の振動応答を感知することに
より、又は回転子の軸方向のひび割れが拡がる様な速度
より低い回転速度に於ける回転子の機械的な振動を感知
し、その後回転速度の自乗の関数として残留不平衡を増
加することによって、背景振動信号を計算することによ
って発生される。モニタ信号を求める時点の回転子の振
動応答を表わすモニタ振動信号も発生し、背景振動信号
をモニタ振動信号から減算することにより、速度依存性
を持つ差信号を求める。差信号の振幅と回転子の回転速
度の間の関係を、振動の共振が起る速度とは異なる回転
速度に対して求め、差信号が回転速度の４乗に比例する
関係が、回転子に軸方向のひび割れが存在することを表
わす。機械的な振動は、回転子の複数個の場所で感知し
て、対応する複数個の振動信号を発生することが出来る
。背景振動信号及びモニタ振動信号の信号対雑音比を改
善する為、ヒストグラム方式を用いて、回転子の位置を
表わす基準信号を利用して、多数の期間にわたって夫々
の信号を連続的に加算することが出来る。更に、振動の
共振が起る時の速度に近い回転速度に於ける回転子集成
体の振動応答を上に述べた工程と共に利用して、回転子
に軸方向のひび割れが存在することを確認することが出
来る。

この発明の別の１而では、回転子の軸方向のひび割れを
検出する装置が、回転子の少なくとも１箇所に於ける機
械的な振動を感知し［１つ感知された機械的な振動に応
答して少なくとも１つの回転子振動信号を発生する様に
配置された少なくとも１つの振動センサを有する。この
装置が、ベースラインとして作用する、回転子の振動応
答を表わす少なくとも１つの背景振動信号を発生する手
段、及び振動センサからの回転子振動信号を処理して、
当該モニタ信号を求める時点の回転子の振動応答を表わ
すモニタ振動信号を発生する手段とを含む。

更に装置は、背景振動信号をモニタ振動信号から減算す
る手段、及びこの結果得られた差信号と回転子の回転速
度との間の関係を決定して、差信号が回転速度の４乗に
比例する時、回転子に軸方向のひび割れが存在すること
を表示する手段とを有する。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明自体の構成、作用及びその他
の［］的４ｔびに利点は、以下図面について説明する所
から最もよく理解されよう。

好ましい実施例の詳しい説明 回転子−円板集成体に軸方向のひび割れが発生すると、
このひび割れを取囲む材料中の半径方向−軸方向のひび
割れの場合は引張りフープ応力により、又は円周方向−
軸方向のひび割れの場合は半径方向引張り応力により、
回転子集成体の回転中にひび割れが拡がる。こういう引
張りフープ応力及び半径方向応力は遠心荷重によって生
ずる。

この様にひび割れが拡がることにより、回転子−円板集
成体の質量分布に変化がｆする。この質量分布の変化が
、回転する回転子集成体に別の不平衡の力を生ずる。こ
の発明は、この別の不平衡の力の大きさと回転子の回転
速度の間の関係を利用して、回転子集成体の軸方向のひ
び割れを検出並びに監視する。

不平衡遠心力Ｆは回転子集成体の質量分布に対して、次
の式で表わされる様な関係を持つ。

Ｆ調（ｍω２）／ｒ こ＼でｍは有限の不平衡質量、ωは質Ｑｍが回転する時
の回転速度、ｒは質量ｍの回転半径である。

従って、質量分布の変化Δｍによる不平衡遠心力の変化
ΔＦは、次の様に書くことが出来る。

ΔＦ−（Δｍω２）／ｒ 軸方向のひび割れでは、質量分布の変化Δ【ｎは、回転
子集成体の回転中にひび割れが拡がることによるもので
ある。前に述べた様に、回転中に回転子のひび割れが拡
がることは、ひび割れを取囲む材料の遠心６９重によっ
て生ずる引張りフープ応力又は半径方向引張り応力の何
れかによるものである。従って、ひび割れ開口面積が回
転子の回転速度の自乗に比例する。質量分布の変化Δｍ
かひび割れの開口面積に比例するから、質量分布の変化
も、回転子の回転速度の自乗に比例する。更に・追加の
不平衡力ΔＦが質量分布の変化Δｍと回転速度の自乗の
積に比例し、Δｍ自体が回転速度の自乗に比例するから
、回転子集成体にある軸方向のひび割れによる追加の不
平衡力は、回転子集成体の回転速度の４乗に比例する。

この為、回転子集成体に振動の共振が起る速度より離れ
た回転速度、即ち共振速度よりかなり低いかかなり高い
速度では、振動応答の基本振動と回転子の回転速度の間
の差は、回転子集成体に軸方向のひび割れが存在するこ
との曖昧さのない表示になる。こういうひび割れが、振
動応答の差が回転速度の４乗に比例する様な唯一のきず
である。例えば回転子集成体に取付けられた翼部の破損
の様な他の欠陥に対しては、追加の不平衡力、並びにそ
れに伴ってひび割れを生じた回転子集成体とひび割れを
生じない回転子集成体の間の振動応答の基本振動の差は
、回転速度の自乗に比例する。

この明細書で云う回転子集成体の振動応答の基本振動と
は、周波数領域に於ける振動信号の振幅、即ち、回転子
の回転速度に於ける振動信号の振幅を云う。従来のスペ
クトル解析方式は、「フーリエ解析」又は「徴候解析」
と呼ばれる場合が多いが、こういう方式を用いて回転子
の振動応答を解析する時、振動信号がその高調波成分周
波数に分解され、これよりも幾分あたりまえになってい
る時間領域の表示と対照的に、周波数領域で表わされる
。この結果生ずる周波数領域の応答は、回転子の回転周
波数の所並びにその高次高調波の所に振幅成分を持つ信
号となって現われる。こういう信号成分は基本振動、２
次高調波、３次高調波等の振動応答と呼ばれる場合が多
い。基本振動の振動応答は典型的には、残留不平衡と、
回転子集成体のひび割れ以外のきすの様な他の成る影響
による背景振動と、回転子集成体のひび割れが拡がるこ
とによる追加の振動の両方を反映している。従って、こ
の発明では、監視される回転子信号及び背景信号の間の
差を用いて、回転子の軸方向のひび割れを検出する。

この発明によるひび割れの検出は、例えば、回転子集成
体の合格試験、その定期検査、及び回転子集成体に軸方
向のひび割れが開始したことを検出する為の運転中の監
視を含めて、多数の用途で用いることが出来る。更に、
この発明は広い範囲に及ぶ回転機械の回転子のひび割れ
を検出する為に用いることが出来る。特に有用な１つの
用途は、航空機用機関の回転子のひび割れを検出するこ
とである。従って、以下の説明は、航空機用機関の回転
子集成体にある半径方向−軸方向及び円周方向−軸方向
のひび割れを検出するのに特に役立つこの発明の実施例
を取上げる。然し、この発明がこういう用途に制限され
ず、検出しようとするひび割れが回転子の回転中に、遠
心荷重効果によって拡がり、且つ回転子集成体に回転の
不平衡を生ずる様な、事実上あらゆる回転機械の回転子
集成体のひび割れを検出する為に用いることが出来るこ
とを承知されたい。

大抵の航空機用機関の回転子のひび割れは、半径方向−
軸方向形又は円周方向−軸方向形であり、回転子集成体
の種々の部分を取付ける為に使われるボルト孔の所から
始まる場合が多い。軸方向のひび割れは、回転子軸に対
する中孔を限定する回転子円板の表面、並びに例えばフ
ァン、タービン及び圧縮機の羽根等の構造を回転子集成
体に取付ける為に使われる羽根取付は集成体の切欠きに
生ずる場合が多い。第１図は、航空機用機関に典型的に
用いられる様な形式の回転子集成体を図式的に示してい
る。回転円板２４は、円板取付は手段２２によって回転
子軸２０に取付けるのが典型的である。円板２４が、円
板２４の中心軸線の周りに相隔て一円周方向に配置され
た複数個の結合部材用の孔２８を持っている。複数個の
羽根取付は集成体２６が円板２４の外周全体に沿って配
置されており、機関を組立てる際、適当な機関の羽根を
隣合った対の羽根取付は集成体２６の間にある切欠き又
は溝の中に挿入することが出来る様に、羽根取付は集成
体２６が配置されている。大抵の航空機用機関では、回
転子集成体の多数の部分が、集成体の各部分の円板２４
の結合部材用の孔２８に結合部材（第２図に示してない
）を挿入することによって、互いに取付けられる。ひび
割れ３０゜３１．３２は、航空機用機関の回転子−円板
集成体で、結合部材用の孔及び回転子円板の中孔の所に
夫々典型的に生ずる様な種類の半径方向−軸方向のひび
割れを示している。第２図は回転試験円板を図式的に示
している。円板２７の切欠き２９にあるひび割れ３３が
、この様な円板集成体に典型的に発生する様な種類の円
周方同一軸方向のひび割れを示している。ひび割れの異
なる種類及び向きを例示する為に、第１図及び第２図に
４つの軸方向のひび割れを示したか、この発明は図示の
任意の種類の任意の数のひび割れを検出する為に利用す
ることが出来る。更に、第１図及び第２図には具体的に
示してないが、羽根部分又は回転子にある軸方向のひび
割れも、この発明によって検出することが出来る。

発明者は、第１図に示す回転子−円板集成体と構造が同
様な航空機用機関のタービン回転子−円板集成体につい
て、角°限要素解析を用いてパラメータ検査を実施した
。マサチューセッツ州のＡＤＩＮＡエンジニアリングー
インコーポレーテッド社から利用し得るＡＤＩＮＡ（登
録商標）有限要素解析プログラムを使って、幾つかの゛
ト径方向−軸方向ひび割れのひび割れ面積を評価した。

各々のひび割れは、半径方向−軸方向平面内に収まる様
な形にし、ひび割れが、回転子集成体の中心軸線に対し
て垂直な方向に予め選ばれた距離にわたって、回転子集
成体の中心軸線と平行な方向に回転子円板の厚さ全体に
わたって伸びる様にした。

各々のひび割れは、第１図に示した結合部材用の孔２８
の１つで始まったと仮定した。ひび割れの寸法の違いを
考慮して、各々のひび割れに対し、異なる有限要素のメ
ツシュを用いた。この解析の間、タービン円板の外周に
適当な値の実効羽根質量を加えた。ひび割れの各々の寸
法に対し、回転子の全運転速度の５０％、７５％及び１
００％の回転速度で解析を行ない、この３種類の回転速
度の各々に於けるひび割れの開口面積を計算した。

ひび割れの開口面積を計算する時、回転子集成体の回転
中の結合部材用の孔２８の膨張の影響を考慮した。この
解析の結果が第３図に示されており、この図で、回転子
円板の中心軸線に対して垂直な方向の長さが夫々０．３
吋及び１．　０吋のひび割れに対し、ひび割れの開口面
積を回転速度の関数として示しである。第３図から判る
様に、ひび割れの開口面積は回転速度ωの自乗に比例す
る。

同様な解析方法を用いて、ひび割れの種々の寸法に対し
、タービン円板の半径方向−軸方向のひび割れによる追
加の不平衡力も計算した。回転子円板の中心軸線に対し
て垂直な方向の長さが０゜０２５吋、０．０５吋及び０
．１吋のひび割れを選んだ。この計算の結果が第４図に
示されている。

第４図の曲線Ａは、ひび割れを生じていない典型的な回
転子集成体で得られた、回転速度の関数としての残留不
平衡力のグラフである。曲線Ｂ、　　Ｃ及びＤは、夫々
０．０２５吋、０．０５吋及び０゜１０吋のひび割れ１
」法に対し、タービン円板の半径方向−軸方向のひび割
れによる回転子集成体の追加の不平衡力を回転速度の関
数として示すグラフである。第４図から判る様に、残留
不平衡力は回転速度の自乗に比例するが、ひび割れによ
る追加の不平衡力は回転速度の４乗に比例する。

有限要素解析方式を用いて、回転試験装置を解析した。

この解析には１質量モデルを用いた。上に述べたのと同
様な計算を行ない、回転速度の関数として、装置の振動
応答を決定した。この結果が第５図に示されており、こ
の図では、ひび割れを生じていない典型的な回転子円板
と、夫々０゜０５吋、０．２５吋及び０．５０吋のひび
割れ寸法を持つ回転子円板の両方に対する振動応答が示
されている。第５図は、回転子集成体に振動の共振が起
る様な速度より離れた回転速度では、回転中に半径方向
−軸方向のひび割れが拡がることによって起る質量分布
の変化による回転子集成体の追加の不平衡力の影響によ
って振動応答が左右されることを示している。従って、
共振速度より離れた速度では、振動応答は回転速度の４
乗に比例する。共振が起る速度に近い速度では、振動の
共振の影響により、振動応答と回転子集成体の回転速度
の間の関係が幾分複雑になる。然し、共振速度に近い回
転速度に対する装置の振動応答を利用して、回転子のひ
び割れの存在を示すことが出来る。第５図から、回転子
の軸方向のひび割れが発生して寸法が成長するにつれて
、回転速度に対する振動応答のグラフが、ひび割れを生
じていない回転子集成体に対する曲線と非常に似た形を
持つ曲線から、ひび割れを生じていない回転子集成体に
対する曲線とは非常に異なる曲線まで、劇的に上向きに
移ることが判る。ひび割れが存在しない場合、成る期間
にわたる装置の応答の変化は生じない。この為、第５図
に示した装置の応答の変化を利用して、回転子のひび割
れの存在を確認することが出来る。

第６図は第１図に示した様な形式のタービン回転子−円
板集成体と、この発明に従ってその軸方向のひび割れを
検出する１実施例の装置を図式的に示している。回転子
集成体の内、この発明を理解するのに必要な要素だけが
第６図に示されている。例えば、この回転子集成体が航
空機用機関に用いられる時、図示の様な形式の幾つかの
回転子−円板部分が互いに結合され、集成体全体が１つ
又は更に多くの外側殻体の中に収容されることを承知さ
れたい。第６図に示す回転子集成体は、回転子軸２０、
タービン円板２４及びタービン羽根取付は集成体２６で
構成されている。タービン円板２４が円板取付は手段２
２によって回転主軸２０に取付けられる。タービン羽根
取付は集成体２６は、機関を組立てる際、隣合った対の
羽根取付は集成体２６の間の溝にタービン羽根（第６図
には示してない）を挿入することが出来る様に配置され
ている。機関を組立てた状態では、図示の回転子−円板
部分が、タービン円板２４の結合部材用の孔２８に挿入
した結合部材（図面に示してない）により、同じ様な形
をした回転子−円板部分に結合される。回転子軸２０、
タービン円板２４及びタービン羽根取付は集成体２６が
、軸受３４゜３６によって支持されて、一体として回転
する。

結合部材用の孔２８の１つで始まった半径方向−軸方向
のひび割れ３０が、この様な回転子集成体に典型的に生
ずる形式のひび割れを示している。

回転子軸２０の振動が振動センサ３８，４０によって検
出される。振動センサ３１３，４０は、回転子軸２０の
機械的な振動を感知すると共に、感知した機械的な振動
に対応する電気信号を発生する様に構成されている。水
平及び垂直方向の振動を検出することが出来る様に、追
加のセンサを用いることが出来る。振動センサ３ｇ、４
０は、例えばこの分野で周知の形式の変位速度又は加速
度計装置で構成することが出来る。振動センサ３８゜４
０が信号条件づけ装置４２に電気的に接続される。信号
条件づけ装置４２が振動センサ３８，４０を励振すると
共に、それから得られた時間依存性を持つ振動信号を受
取る。信号条件づけ装置４２は、必要に応じて、受取っ
た信号の増幅及び）Ｐ波作用も行なう。第６図に示す様
な形で２つ以上の振動センサを使うことにより、小さな
ひび割れに対する敏感な応答が保証される。振動応答を
回転子集成体の角度位置と相関させる為に、回転子軸２
０に取付けた歯車３５と磁気ピックアップ３７の組合せ
により、角速度情報を取出す。信号条件づけ装置３９が
、磁気ピックアップ３７がらの信号を処理して、角速度
信号が信号解析器４４によって処理するのに適した形に
なる様にする手段を含んでいる。例えば、１実施例では
、ピックアップ３７からの信号は、回転子集成体の１回
転あたり一定数のパルスを発生する様に条件づけられる
。信号解析器４４が、実時間に近い状態で、各々の入力
の振動信号を別々に処理する手段を含んでいる。各々の
振動信号が多数の信号セグメントに分割され、全ての信
号セグメントの合計時間が１つの時間セグメントに等し
くなる様にする。各々の時間セグメントが回転子集成体
の１回転に対応することが好ましい。比較的多数の整数
個の時間セグメントの各々からの対応する信号セグメン
トが、各々の振動信号に対して相次いで収集され、重ね
合せによって、同期的に加算され、各々の入力振動信号
に対して強化した振動信号を発生する。

１例として、５００個の時間セグメントからの信号セグ
メントを収集して加算することが出来る。

加算過程により、各々の振動信号の反復的な成分が増幅
されるが、不規則な雑音成分は加算によフて実質的にゼ
ロになるので、不規則な雑音成分が除かれる。事実上、
雑音成分は積分によって加算信号から除かれる。

加算及び重合せ過程は、普通の信号処理部品を用いて、
公知の多数のどの方法で行なってもよい。

１実施例では、各々の振動信号を離散的な時間間隔をお
いて、振動信号を標本化することにより、信号セグメン
トに分割される。例えば、標本化期間は、回転子集成体
の毎回の回転に対し、予定の度数だけ離れる様に選ぶこ
とが出来る。標本化した全ての値をメモリに貯蔵して、
強化した振動信号を作る為に、対応する全てのデータ点
を加算することが出来る様にする。収集及び加算過程は
、回転子の予定の回転数の後に終了することが出来、こ
の結果得られた強化した振動信号自体は後で呼出す為に
メモリに貯蔵することが出来る。

信号条件づけ装置４２からの条件づけされた各々の振動
信号がマイクロプロセッサをベースとした信号解析器４
４に送られる。信号解析器４４がこの発明の方法に従７
て条件づけされた振動信号を処理して、例えば第６図に
示した円板２４の半径方向−軸方向のひび割れ３０の様
な回転子集成体の軸方向のひび割れの存在を検出する。

信号解析器４４は条件づけられた各々の振動信号を別々
に処理することが出来る。然し、現在は高速信号処理技
術を利用することが出来るから、各々の信号を他と略平
行して解析し、事実」置火時間で解析することが出来る
。信号解析器４４が、それより前の時点に於ける回転子
集成体の振動応答を回転速度の関数として表わす背景振
動信号を発生する手段を含む。１実施例では、背景振動
信号が、センサ３８，４０からの条件づけられた振動信
号を処理して、回転子集成体の振動応答を回転速度の関
数として感知する手段によって発生される。別の実施例
では、最初に回転子集成体の残留不平衡の大きさ及び位
相を決定し、回転子集成体にある軸方向のひび割れの開
口面積が増加する様な速度より低い回転速度に於ける回
転子集成体の機械的な振動を感知することにより、背景
振動信号が得られる。ひび割れが拡がる様な速度より低
い速度では、回転子集成体の不平衡力はひび割れを生じ
ていない回転子集成体の不平衡力と略同じである。

この後、更に高い回転速度に於ける残留不平衡力は、回
転速度の自乗の関数として、測定された残留不平衡力を
増加することによって近似することが出来る。この関係
を用いて、残留不平衡力から回転子集成体の背景振動信
号を回転速度の関数として計算することが出来る。

信号解析器４４が、回転子集成体の運転中、少なくとも
１つのモニタ振動信号を発生する手段をも含む。この信
号は、モニタ信号が得られた時点に於ける回転子集成体
の振動応答を回転速度の関数として表わす。センサ３８
，４０からの条件づけされた振動信号を利用し、信号解
析器４４で処理して、モニタ振動信号を発生する。更に
信号解析器４４が、前に述べた背景振動信号の大きさ及
び位相をモニタ振動信号の対応する成分からベクトル減
算して、速度依存性を持つ基本振動差信号を発生する手
段を含む。その後、回転子集成体に振動の共振が起る速
度から離れた回転速度に対し、信号解析器４４にある信
号処理手段によって、速度依存性を持つ差信号の振幅と
回転子集成体の回転速度の間の関係を決定する。基本振
動差信号が回転速度の４乗に比例する関係は、回転子集
成体に軸方向のひび割れが存在することを表わす。この
代りに、モニタ信号及び背景振動信号の間の差を時間領
域で決定し、差信号の基本振動を求めてもよい。

第７図には、マイクロプロセッサをベースとした信号解
析器４４がブロック図で更に詳しく示されている。信号
条件づけ装置４２からの多重出力が多重化回路５２に結
合される。この多重化回路は、例えばヒユーレット−バ
ラカードＨＰ３４９７Ａであってよい。多重化回路５２
の出力がエーリャシング防１１；フィルタ５４を介して
スペクトル分析器５６に結合される。信号条件づけ装置
３９からの出力もスペクトル分析器５６に結合される。

スペクトル分析器５６は、例えばヒユーレット・バッカ
ードＤ６０００波形分析器で構成することが出来る。ス
ペクトル分析器５６の出力が中央処理装置（ＣＰＵ）６
０に結合される。中央処理装置６０がディスク６２に結
合される。中央処理装置及びディスクは、夫々ヒユーレ
ット・パッカードＨＰ−１０００Ａ６００シリーズ及び
ＨＰ７９１４であってよい。中央処理装置がＣＲＴ４６
、記録装置４８およびひび割れ警報器５０に結合されて
いる。

動作について説明すると、２つの交代的な方法がある。

第１に、背景振動信号をＣＰＵに貯蔵し、モニタ振動信
号をＣＰＵに送って、そこで相異なる動作速度に於ける
信号の間の差を時間領域で求めることが出来る。その後
、差信号をスペクトル分析器に送り、そこで差信号のフ
ーリエ変換を決定する。差信号の基本振動が回転速度の
４乗に比例するかどうかを判定することにより、差信号
の基本振動をひび割れの表示子として用いることが出来
る。

第２に、ベースラインとして使う背景振動信号をスペク
トル分析器に結合し、そこで相異なる動作速度で得られ
た基本振動に対する振幅及び位相のディジタル情報を求
めて、ディスクに貯蔵する。

モニタ振動信号もスペクトル分析器に結合し、相異なる
動作速度に於ける振幅及び位相のディジタル情報を求め
、ディスクに送る。背景信号及びモニタ信号の基本振動
に対するベクトル減算が相異なる動作周波数で行なわれ
る。基本振動の間の差は、この差が回転速度の４乗に比
例するかどうかを判定することにより、ひび割れ表示子
として使われる。

信号解析器４４からの結果は陰極線管（ＣＲＴ）読出装
置４６に表示することが出来、更にグラフィック記録装
置４８によって永久的なハードコピーの形式にすること
が出来る。ＣＲＴ読出装置４６及びグラフィック記録装
置４８は、何れも、第３図、第４図及び第５図に示す様
な形式の信号解析結果を表示する為に用いることが出来
る。更に、ひび割れ警報器５０を設けて、この発明の信
号解析によって、ひび割れが発生したことが判った場合
、回転子集成体に軸方向のひび割れが存在することを告
知することが出来る。ひび割れ警報器５０は普通の形式
の可聴、可視又は可聴−可視装置で構成することが出来
、予め選ばれた値より振幅の大きい差信号に応答する様
にすることが出来る。

第６図では、信号解析器４４がプログラム内蔵式のマイ
クロプロセッサをベースとした信号解析器で構成される
ものとして示しである。然し、この発明は他の形式の信
号解析器を用いてもよい。

この発明に必要な信号処理方式は、第６図に示す解析２
ｇ４４の様なマイクロプロセッサをベースとした信号解
析器のプログラミングを含めて、公知であり、こ〜に説
明した手順が判っていれば、当業者によって容易に達成
することが出来る。

この発明の１実施例では、振動センサ３８，４０からの
振動信号が連続的に監視され、回転子集成体の軸方向の
ひび割れを略連続的に検出する。

信号解析器４４が、モニタ振動信号を発生し、背景振動
信号をモニタ振動信号からベクトル減算し、基本振動の
差信号と回転子集成体の回転速度の間の関係を決定する
工程を絶えず繰返す。この様に回転子集成体を連続的に
監視することにより、回転子のひび割れがごく早期に検
出される。更に、この発明のこの実施例を使うと、発生
するあらゆるひび割れを監視することが出来る。時間が
経過すると共に、上に述べた速度依存性を持つ差信号が
増加することは、回転子集成体の軸方向のひび割れの成
長と伝播を表わす。

この発明で用いる背景振動信号とモニタ振動信号の雑音
対信号比を改善する為、ヒストグラム方式を用いて、多
数の期間にわたる夫々の信号を加算することが出来る。

前に述べた様に、信号解析器４４は、更に、それより前
の時点の回転子集成体の振動応答を表わす強化した背景
振動信号を発生して貯蔵する手段をも持っていてよい。

同様に、強化したモニタ振動信号も発生することが出来
る。この代りに、強化したモニタ振動信号を貯蔵しなく
ても、その代り、振動センサから実時間のデータを収集
することによって、絶えず更新することが出来る。航空
機用機関では典型的には高い回転速度が用いられ、信号
解析器に対して現在では高い処理速度が利用し得るから
、振動信号のデータは殆んど実時間に近い状態で更新す
ることが出来る。

この為、この発明でヒストグラム方式を用いる場合の信
号処理は、次の様に要約することが出来る。回転子集成
体の機械的な振動を、少なくともその１箇所で感知して
、少なくとも１つの時間依存在を持つ回転子振動信号を
発生する。（１）関心が持たれる各々の回転速度に対し
、背景振動信号の整数個の時間セグメントを収集し、（
２）関心が持たれる各々の回転速度に対し、背景振動信
号の収集された全ての時間セグメントを互いに重合せる
ことによって同期的に加算して、強化した背景振動信号
を発生し、（３）強化した背景振動信号を貯蔵すること
により、回転子集成体の振動応答を回転速度の関数とし
て表わす少なくとも１つの強化した背景振動信号を作る
。（１）関心が持たれる各々の回転速度に対し、モニタ
振動信号の整数個の時間セグメントを収集し、このセグ
メントの数は背景振動信号に対して収集するセグメント
の数と同じにし、（２）関心が持たれる各々の回転速度
に対し、モニタ振動信号のこうして収集された全ての時
間セグメントを互いに徂合せることによって、同期的に
加算して、強化したモニタ振動信号を発生することによ
り、モニタ信号が得られた時点に於ける回転子集成体の
振動応答を回転速度の関数として表わす少なくとも１つ
の強化したモニタ振動信号を発生する。強化した背景振
動信号の速いフーリエ変換（ＦＦＴ）を求め、強化した
モニタ振動信号の速いフーリエ変換を求める。強化した
背景振動信号の基本振動に対する大きさ及び位相のデー
タを、強化したモニタ振動信号の基本振動に対する大き
さ及び位相のデータからベクトル減算することにより、
速度依存性を持つ差信号を求める。こうして得られた速
度依存性を持つ差信号の振幅と回転子の回転速度の間の
関係を、回転子集成体に振動の共振が起る様な速度より
離れた回転速度に対して決定する。差信号が回転速度の
４乗に比例する関係は、回転子集成体に軸方向のひび割
れが存在することを表わす。

この代りに、強化した背景振動信号を強化したモニタ振
動信号から減算し、この差の速いフーリエ変換を求めて
もよい。こうして得られた速度依存性を持つ信号の振幅
を回転子の回転速度と比較することが出来る。差信号が
回転速度の４乗に比例する関係は、回転子集成体に軸方
向のひび割れが存在することを表わす。

この発明では、前に述べたヒストグラム解析方式を用い
て、この発明の手順に従って、０．０２５吋のひび割れ
に対し、回転試験装置のパラメータ解析を行なった。こ
の解析の結果が第８図に示されており、回転速度の関数
として、ひび割れを生じた場合およびひび割れを生じな
い場合の動的な応答のヒストグラムの差がグラフに描か
れている。このヒストグラム信号は、回転子の１回転に
対応する時間セグメントを用いて求めたものであり、１
．０００回の回転にわたって信号を加算した。第８図か
ら判る様に、ひび割れを生じた及びひび割れを生じない
回転子集成体の振動応答の間のヒストグラムの差は、回
転子集成体の回転速度の４乗に比例する。

ヒストグラム方式を用いない前述のこの発明の実施例と
同様に、ヒストグラム解析方式を用いる実施例は、早期
の時点に於ける回転子の振動応答を感知することにより
、背景振動信号を発生することが出来る。この代りに、
ひび割れが拡がる様な速度よりも低い速度で測定した残
留不平衡を回転速度の自乗の関数として増加することに
より、背景振動信号を計算することが出来る。前に述べ
た実施例と同じく、ヒストグラム方式を用いたこの発明
の実施例は、機械的な振動を感知する為に回転子の複数
個の場所を利用することが出来る。

信号の解析は、プログラム内蔵のマイクロプロセッサを
ベースとした信号解析器によって行なうことが出来る。

更に、ヒストグラム方式を用いたこの発明の実施例は、
信号の処理を連続的に繰返して、回転子集成体の軸方向
のひび割れを略連続的に検出する様に構成することが出
来る。更に、時間の経過と共に、ヒストグラムの差信号
が増加することは、ひび割れの成長及び伝播を示すもの
として利用することが出来る。

ニーで説明したこの発明の全ての実施例で、回転子集成
体に振動の共振が起る速度に近い回転速度に対し、上に
述べた速度依存性を持つ差信号を発生することにより、
回転子集成体に軸方向のひび割れが存在することを確認
することが出来る。

この様な速度に対する速度依存性を持つ差信号は、ひび
割れを生じていない回転子集成体では振幅がゼロに近く
、第６図に示した様に、ひび割れの寸法の増加と共にそ
の大きさが増加する。この為、共振速度に近い速度に対
する速度依存性を持つ差信号を、共振速度から離れた速
度に対する速度依存性を持つ差信号と組合せて処理して
、回転子のひび割れの存在を確認することが出来る。例
えば、共振速度に近い速度に対する差信号を用いて、欠
陥の存在を表示し、差信号の振幅と回転速度の間の関係
を利用して、表示された欠陥が回転子集成体の軸方向の
ひび割れであるかどうかを判定することが出来る。

以上は、種々の回転機械の回転子集成体の軸方向のひび
割れを検出する方法と装置を説明したものである。この
発明は、振動徴候解析方式を利用して、回転子集成体の
回転中にひび割れを検出する。この発明は回転機械をオ
ンラインで連続的に評価し、この為ひび割れを早期に検
出することが出来ると共に、その成長及び伝播を連続的
に監視することが出来る。

この発明を成る好ましい実施例について詳しく説明した
が、当業者であれば、種々の変更を加えることが出来よ
う。例えば、この発明の多くの実施例は航空機用機関の
回転子集成体の軸方向のひび割れを検出する場合を説明
したが、この発明がこの用途に制限されないことを承知
されたい。従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲
内に含まれるこの様な全ての変更を包括するものである
ことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転子集成体の軸方向のひび割れを検出する為
にこの発明を利用することが出来る様な、航空機用機関
に典型的に用いられる形式のタービン回転子−円板集成
体を一部分断面図で示す端面図、第２図は円板の円周方
向の軸方向のひび割れを図式的に示す略図、第３図は第
１図に示す様な形式の回転子−円板集成体の半径方向−
軸方向ひび割れに対し、ひび割れの開口面積が回転速度
に対して持つ依存性を示すグラフ、第４図はひび割れを
生じた回転子円板およびひび割れを生じない回転子円板
を持つ回転子集成体に対し、第１図に示す様な形式の回
転子集成体に於ける不平衡力が回転速度に対して持つ依
存性を示すグラフ、第５図はひび割れを生じた回転子円
板およびひび割れを生じていない回転子円板の両方に対
し、この発明に従って航空機用機関の回転子−円板回転
試験装置の動的な解析結果を示すグラフ、第６図はこの
発明に従って回転子集成体の軸方向のひび割れを検出す
る装置及び回転子集成体の略図、第７図は第６図のマイ
クロプロセッサをベースとした信号解析器のブロック図
、第８図はひび割れを生じた並びにひび割れを生じない
航空機用機関の回転子集成体の動的な応答のヒストグラ
ムの差をこの発明に従って示すグラフである。 主な符号の説明 ２０：回転子軸 ２４：回転子円板 ３７．３８，４０：センサ ４４：信号解析器 回転速度（ｔｗ）、ＲＰＮ 回り速ＩＬ（す、全ｇＦ閂のｐ勿千 回転比度ζＷ〕、金尺Ｐ−のｎ分重 回転子のｊ１束位工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転機械の回転子集成体の回転中に、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する方法に於て、 （ａ）回転速度の関数としての前記回転子の振動応答を
   表わす背景振動信号を発生してベースラインとして用い
   、 （ｂ）前記回転子の機械的な振動を少なくともその１箇
   所で監視して、対応する回転子振動信号を発生し、 （ｃ）機械的な振動を監視することによって得られた回
   転子振動信号の基本振動に比例する信号を発生し、 （ｄ）背景振動応答信号の基本振動に比例する信号を発
   生し、 （ｅ）背景振動信号の基本振動を監視される振動信号の
   基本振動からベクトル減算することにより、差信号とし
   て速度依存性を持つ基本振動を発生し、 （ｆ）前記速度依存性を持つ差信号の振幅と回転子の回
   転速度の間の関係を、前記回転子に振動の共振が起る速
   度から離れた回転速度に対して決定し、前記差信号が前
   記回転速度の４乗に比例する関係が前記回転子に軸方向
   のひび割れが存在することを表わす様にした方法。 ２）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、背景振
   動信号を発生する工程が、 前記回転子の軸方向のひび割れの開口面積が増加する速
   度よりも低い回転速度で、前記回転子の機械的な振動を
   感知することにより、回転子集成体の残留不平衡の大き
   さ及び位相を決定し、前記回転速度の２乗の関数として
   、前記残留不平衡を増加することにより、回転速度の関
   数として前記回転子の背景振動信号を計算することを含
   む方法。 ３）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記工
   程（ｂ）及び工程（ｄ）乃至（ｆ）を連続的に繰返して
   、前記回転子の軸方向のひび割れを略連続的に検出する
   方法。 ４）特許請求の範囲３）に記載した方法に於て、時間の
   経過に伴う前記速度依存性を持つ差信号の増加が、前記
   回転子の軸方向のひび割れの成長及び伝播を表わす方法
   。 ５）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記工
   程（ｆ）の決定と共に、前記回転子に振動の共振が起る
   速度に近い回転速度に対し、前記速度依存性を持つ差信
   号を処理して、前記回転子に軸方向のひび割れが存在す
   ることを確認することを含む方法。 ６）回転機械の回転子集成体の回転中に、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する方法に於て、 （ａ）回転速度の関数として前記回転子の振動応答を表
   わす少なくとも１つの強化した背景振動信号を発生し、
   該強化した背景振動信号は、（ａ１）関心が持たれる各
   々の回転速度に対し、前記背景振動信号の整数個の時間
   セグメントを収集し、 （ａ２）関心が持たれる各々の回転速度に対し、背景振
   動信号の収集された全ての時間ゼグメントを夫々互いに
   重ね合せることによって、それらを全て同期的に加算す
   ることにより、前記強化した背景振動信号を発生し、 （ａ３）前記強化した背景振動信号を貯蔵することによ
   って求められ且つ処理され、 （ｂ）前記回転子の機械的な振動を感知して、当該モニ
   タ振動信号を感知する時点の、回転速度の関数としての
   回転子の振動応答を表わす少なくとも１つの時間依存性
   を持つ強化したモニタ振動信号を発生し、該強化したモ
   ニタ振動信号は、（ｂ１）関心が持たれる各々の回転速
   度に対し、前記モニタ振動信号の整数個の時間セグメン
   トを収集し、収集されるセグメントの数は前記工程（ａ
   １）で収集されるセグメントの数と等しく、 （ｂ２）関心が持たれる各々の回転速度に対し、前記モ
   ニタ振動信号のこうして収集された全ての時間セグメン
   トを互いに重ね合せることによって、それらを同期的に
   加算することにより、前記強化したモニタ振動信号を発
   生することによって求められ且つ処理され、（ｃ）前記
   強化した背景振動信号の基本振動に比例する速度依存性
   を持つ信号を発生し、 （ｄ）前記強化したモニタ振動信号の基本振動に比例す
   る速度依存性を持つ信号を発生し、（ｅ）前記強化した
   背景振動信号の基本振動を前記強化したモニタ振動信号
   の基本振動からベクトル減算することにより、少なくと
   も１つの速度依存性を持つ基本振動差信号を発生し、 （ｆ）前記回転子に振動の共振が起る速度から離れた回
   転速度に対し、前記速度依存性を持つ差信号の振幅と回
   転子の回転速度の間の関係を決定し、該差信号が前記回
   転速度の４乗に比例する関係が前記回転子に軸方向のひ
   び割れが存在することを表わす工程を含む方法。 ７）特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、前記強
   化した背景振動信号を発生する工程が、前記工程（ａ１
   ）及び（ａ２）に従って、前記回転子の軸方向のひび割
   れの開口面積が増加する様な速度より低い回転速度で、
   前記回転子の機械的な振動を感知することにより、回転
   子集成体の残留不平衡の大きさ及び位相を決定し、前記
   回転速度の２乗の関数として前記残留不平衡を増加する
   ことにより、回転速度の関数として前記回転子の強化し
   た背景振動信号を計算することを含む方法。 ８）特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、前記工
   程（ｂ）及び前記工程（ｄ）乃至（ｅ）を連続的に繰返
   して、前記回転子の軸方向のひび割れを略連続的に検出
   する方法。 ９）特許請求の範囲８）に記載した方法に於て、時間の
   経過に伴う前記速度依存性を持つ差信号の増加が、前記
   回転子の軸方向のひび割れの成長及び伝播を表わす方法
   。 １０）回転機械の回転子集成体の回転中、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する装置に於て、 前記回転子の少なくとも１箇所に於ける機械的な振動を
   監視すると共に、この機械的な振動に応答して回転子振
   動信号を発生する様に配置された少なくとも１つの振動
   センサと、 ベースライン信号として使うことが出来る様な、回転速
   度の関数としての前記回転子の振動応答を表わす少なく
   とも１つの背景振動信号を発生する手段と、 前記回転子振動信号及び前記背景振動信号を処理して、
   前記回転子振動信号及び背景振動信号の基本振動を発生
   する手段と、 前記背景振動信号の基本振動を前記回転子振動信号の基
   本振動からベクトル減算して、速度依存性を持つ基本振
   動差信号を発生する手段と、前記回転子に振動の共振が
   起る速度から離れた回転速度に対し、前記速度依存性を
   持つ差信号の振幅と回転子の回転速度の間の関係を決定
   する手段とを有し、前記差信号が回転子の４乗に比例す
   る関係が前記回転子にひび割れが存在することを表わす
   装置。 １１）特許請求の範囲１０）に記載した装置に於て、前
   記背景振動信号を発生する手段が、前記回転子振動信号
   を処理して、前記回転子の軸方向のひび割れの開口面積
   が増加する様な速度より低い回転速度に於ける前記回転
   子集成体の残留不平衡の大きさ及び位相を決定する手段
   、及び前記回転速度の自乗の関数として、前記残留不平
   衡を増加することにより、回転速度の関数として前記回
   転子の背景振動信号を計算する手段で構成されている装
   置。 １２）特許請求の範囲１０）に記載した装置に於て、前
   記背景振動信号を発生する手段、前記回転子振動信号を
   発生する手段、前記背景振動信号を回転子振動信号から
   ベクトル減算する手段及び前記差信号と回転子の回転速
   度の間の関係を決定する手段が、マイクロプロセッサを
   ベースとしたプログラム記憶式信号解析器で構成されて
   いる装置。 １３）特許請求の範囲１０）に記載した装置に於て、前
   記回転子に軸方向のひび割れが存在することを確認する
   様に、前記共振状態から離れた回転速度で前記差信号と
   回転子の回転速度の間の関係と組合せて、前記回転子に
   振動の共振が起る速度に近い回転速度に対し、前記速度
   依存性を持つ差信号を処理する手段を有する装置。 １４）特許請求の範囲１０）に記載した装置に於て、 関心が持たれる各々の回転速度に対し、前記背景振動信
   号及び前記回転子振動信号の整数個の時間セグメントを
   収集する手段と、 関心が持たれる各々の回転速度に対し、背景振動信号及
   び回転子振動信号の収集された全ての時間セグメントを
   互いに重ね合せて、同期的に加算することにより、強化
   された背景振動信号及び強化された回転子振動信号を発
   生する手段と、前記強化された背景振動信号を貯蔵する
   手段とを有する装置。 １５）回転機械の回転子集成体の回転中、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する方法に於て、 （ａ）ひび割れが生じていない状態に於ける回転子の振
   動応答を回転速度の関数として表わす背景振動信号を発
   生し、 （ｂ）前記回転子の少なくとも１箇所に於ける機械的な
   振動を監視して、対応する回転子振動信号を発生し、 （ｃ）背景振動信号を監視される振動信号から減算して
   、相異なる動作周波数に於ける差信号を求め、 （ｄ）前記背景振動信号及び監視される振動信号の間の
   差の速度依存性を持つ基本振動信号を決定する工程を含
   む方法。 １６）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記
   背景振動信号を発生する工程が、 前記回転子の軸方向のひび割れの開口面積が増加する様
   な速度より低い回転速度に於ける前記回転子の機械的な
   振動を感知することにより、前記回転子集成体の残留不
   平衡の大きさ及び位相を決定し、 回転速度の自乗の関数として、前記残留不平衡を増加す
   ることにより、前記回転子の背景振動信号を回転速度の
   関数として計算することを含む方法。 １７）特許請求の範囲１６）に記載した方法に於て、時
   間の経過に伴う前記速度依存性を持つ差信号の増加が、
   前記回転子の軸方向のひび割れの成長及び伝播を表わす
   方法。 １８）特許請求の範囲１５）に記載した方法に於て、前
   記工程（ｅ）の決定と組合せて、前記回転子に振動の共
   振が起る速度に近い回転速度に対し、前記差信号の速度
   依存性を持つ基本振動を処理して、前記回転子に軸方向
   のひび割れが存在することを確認することを含む方法。 １９）回転機械の回転子集成体の回転中、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する方法に於て、 （ａ）前記回転子の振動応答を回転速度の関数として表
   わす少なくとも１つの強化された背景振動信号を発生し
   、該強化された背景振動信号は、（ａ１）関心が持たれ
   る各々の回転速度に対し、前記背景振動信号の整数個の
   時間セグメントを収集し、 （ａ２）前記背景振動信号のこうして収集された全ての
   時間ゼグメントを互いに重ね合せることによって同期的
   に加算し、関心が持たれる各々の回転速度に対して前記
   強化した背景振動信号を発生し、 （ａ３）前記強化した背景振動信号を貯蔵することによ
   って求められ且つ処理され、 （ｂ）前記回転子の機械的な振動を感知して、当該モニ
   タ振動信号を感知する時刻に於ける回転子の振動応答を
   回転速度の関数として表わす少なくとも１つの時間依存
   性を持つ強化したモニタ振動信号を発生し、該強化した
   回転子振動信号は、（ｂ１）関心が持たれる各々の回転
   速度に対し、前記モニタ振動信号の整数個の時間セグメ
   ントを収集し、こうして収集されるセグメントの数が前
   記工程（ａ１）で収集されるセグメントの数と等しく、 （ｂ２）前記回転子振動信号の収集された全ての時間セ
   グメントを互いに重ね合せることにより、関心が持たれ
   る各々の回転速度に対し、前記強化した回転子振動信号
   を発生し、（ｃ）強化した背景振動信号を強化したモニ
   タ振動信号から減算して、相異なる動作周波数に於ける
   差信号を求め、 （ｄ）前記強化した背景振動信号及び強化した回転子振
   動信号の間の差の速度依存性を持つ基本振動信号を決定
   し、 （ｅ）前記回転子で振動の共振が起る速度から離れた回
   転速度に対し、前記速度依存性を持つ基本振動信号の振
   幅及び回転子の回転速度の間の関係を決定する工程を含
   み、前記差信号が前記回転速度の４乗に比例する関係が
   前記回転子に軸方向のひび割れが存在することを表わす
   方法。 ２０）特許請求の範囲１９）に記載した方法に於て、強
   化した背景振動信号を発生する工程が、回転子の軸方向
   のひび割れの開口面積が増加する様な速度より低い回転
   速度に於ける回転子の機械的な振動を感知することによ
   り、工程（ａ１）及び（ａ２）に従って、回転子集成体
   の残留不平衡の大きさ及び位相を決定し、 回転速度の自乗の関数として、残留不平衡を増加するこ
   とにより、回転速度の関数として前記回転子の強化した
   背景振動信号を計算することを含む方法。 ２１）特許請求の範囲１９）に記載した方法に於て、前
   記工程（ｂ）乃至（ｅ）を連続的に繰返して、前記回転
   子の軸方向のひび割れを略連続的に検出する方法。 ２２）特許請求の範囲２１）に記載した方法に於て、時
   間の経過に伴う前記速度依存性を持つ差信号の増加が、
   前記回転子の軸方向のひび割れの成長及び伝播を表わす
   方法。 ２３）回転機械の回転子集成体の回転中、該回転子集成
   体の軸方向のひび割れを検出する装置に於て、 前記回転子の少なくとも１箇所に於ける機械的な振動を
   監視すると共に、この機械的な振動に応答して回転子振
   動信号を発生する様に配置された少なくとも１つの振動
   センサと、 ベースライン信号として使うことが出来る様な、前記回
   転子の振動応答を回転速度の関数として表わす少なくと
   も１つの背景振動信号を発生する手段と、 前記回転子振動信号及び前記背景信号を処理して、回転
   速度の関数として両者の差を発生する手段と、 前記背景振動信号及び回転子振動信号の間の差の基本振
   動を決定する手段と、 前記回転子に振動の共振が起る速度から離れた回転速度
   に対し、前記速度依存性を持つ基本振動信号の振幅と回
   転子の回転速度との間の関係を決定する手段とを有し、
   前記差信号が前記回転速度の４乗に比例する関係が前記
   回転子に軸方向のひび割れが存在することを表わす装置
   。 ２４）特許請求の範囲２３）に記載した装置に於て、前
   記背景振動信号を発生する手段が、前記回転子振動信号
   を処理して前記回転子の軸方向のひび割れの開口面積が
   増加する様な速度より低い回転速度に於ける回転子集成
   体の残留不平衡の大きさ及び位相を決定する手段、及び 前記回転速度の自乗の関数として前記残留不平衡を増加
   することにより、前記回転子の背景振動信号を回転速度
   の関数として計算する手段で構成されている装置。 ２５）特許請求の範囲２３）に記載した装置に於て、前
   記背景振動信号を発生する手段、前記回転子振動信号を
   発生する手段、前記背景振動信号を回転子振動信号から
   減算する手段及び前記差信号と回転子の回転速度の間の
   関係を決定する手段が、マイクロプロセッサをベースと
   したプログラム記憶式信号解析器で構成されている装置
   。 ２６）特許請求の範囲２３）に記載した装置に於て、共
   振状態から離れた回転速度に対する、前記差信号及び回
   転子の回転速度の間の関係と組合せて、前記回転子に振
   動の共振が起る速度に近い回転速度に対して速度依存性
   を持つ差信号を処理して、前記回転子に軸方向のひび割
   れが存在することを確認する手段を有する装置。 ２７）特許請求の範囲２３）に記載した装置に於て、 関心が持たれる各々の回転速度に対し、前記背景振動信
   号及び回転子振動信号の整数個の時間セグメントを夫々
   収集する手段と、 関心が持たれる各々の回転速度に対し、背景振動信号及
   び回転子振動信号の収集された全ての時間セグメントを
   互いに重ね合せて同期的に加算し、強化した背景振動信
   号及び強化した回転子振動信号を夫々発生する手段と、
   強化した背景振動信号を貯蔵する手段とを有する装置。