JPS6358124A - 打撃式構造変化検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ハニカム板の剥離検査、タイルの剥離検査、
材料内のクラックの発生検査、更には壁板内の根太の有
無の検査など広範囲な用途に使用される打撃式構造変化
検査装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般に物の表面をハンマーでたたくと、その物の厚さが
変化したり、内側に支柱があると、音色が変化すること
を良く経験する。

これは打撃によって被打撃物体が振動して音を発生する
が、剥離等によって構造が変化すると、音の周波数と振
幅が変化するためである。

一般に最も多く用いられている方法は、これと全（同じ
であり、テストハンマーとか、コインタップハンマーと
呼ばれる小型の打撃専用ハンマーにより熟練者が試片を
打撃し、その人の耳によって変化を知るものである。

しかしながら、この方法の欠点は、熟練者でないと判別
できないこと、大きな面について検査する場合には長時
間となるが、人間の神経が疲れて判別できなくなったり
、正常部と変化部とが離れている場合、人は前に聞いた
音色を忘れてしまい、判断できなくなり、また試験体が
危険な場所にある場合、人が行くことができず計測でき
ないこと、更に自動化できないことがある。

一方、上記の人手による方法を機械化したものとしては
、打撃を機械で行うようにし、判別はその発生音をマイ
クロホンによって電気信号に変化し、これを周波数分析
とか、音声認識の手法によって音色を判別して、自動化
するものがある。

しかしながら、機械化したものの欠点としては、装置が
大きくなり、かつ高価になることと、正常部と異常部と
の判別方法が複雑であり、被試験体が変わると、この判
別方法が変わり、これを被試験体が変わるたびに実施し
なければならないことがあげられる。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来の欠点を解消し、被検査物の構造変化
などの異常をハンマーによる打撃時にハンマーと被検査
物間に働く力又はハンマー自体の加速度のパルス波形の
パルス幅を検出することにより、熟練を要せず容易に検
出でき、コンパクトでかつ安価な打撃式構造変化検出装
置を提供することを目的としたものである。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成する本発明の構造変化検出装置は、力
検出センサーまたは加速度検出センサーを取付けた打撃
用のハンマーによる被検査物の打撃時に、力または加速
度のパルス波形のパルス幅を検出するパルス幅計算回路
から構成されるが、更に基準の被検査物の打撃時の力ま
たは加速度のパルス波形のパルス幅を記憶する基準パル
ス幅記憶部、被検査物の力または加速度のパルス波形の
パルス幅と基準パルス幅とを比較する比較回路及びその
比較結果の表示装置を付加することがより好ましい構成
である。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第１図
は本発明の一実施例における構造変化検出装置の構成図
である。

まず、この装置は打撃用のハンマー１に力検出センサー
２、または加速度検出センサーを取り４ｔＩげたもので
あるが、力検出センサー２の場合はハンマー１の先端近
くにこれを取付けるが、加速度検出センサーを用いる場
合はハンマー１のどの位置に取付けても良い。

なお、ハンマー１ば被検査物１０を自動的に打撃するよ
うな自動ハンマーであっても、手で打撃するものであっ
ても良く、これは本発明の判別方法が打撃の強さに依存
しないことによるものである。

次に、力検出センサー２によって検出されたパルス波形
の電気信号は、まずパルス幅計算回路３に導入され、パ
ルス幅に比例したＢの値で示す電圧、またはディジタル
信号に変換される。

そこで、ハンマー１が正常部を打撃しているときに、ス
イッチ４によって指示して、基準パルス幅記憶部５にそ
のＢ値を記憶させ、この記４４９された基準値をＢ。と
する。

検査時には、パルス幅の信号Ｂと基準値Ｂ。

とを比較する比較回路６へ導びき、値の差、すなわちＣ
＋　＝Ｂ　　Ｂｏ　、または値の比Ｃ２＝Ｂ／Ｂｅを計
算する。

この値Ｃ１またはＣ２を表示装置７に導びき、光または
音で正常値からの変化を外部に知らせる。

以下、上記の構成からなる本発明の構造変化検出装置の
原理を説明すると、第２図に示すごとく、打撃用のハン
マー１は質量としてモデル化でき、被検査物１０はバネ
としてモデル化できる。ここでハンマー１の質量をｍと
し、バネのバネ定数をＫとする。

ハンマー１が被検査物１０に当ってからの変位を第２図
に示すようにＸとすると、運動方程式は、 となる。

ただし、ｔは時間で、ｄは微分を示す。

ｘ−Ｑ、即ち当った瞬間のハンマー１の速度をＶとする
と、 ■ ｘ　−−５ｉｎ　（１１、ｔ　　＋＋　　（２１ωＯ となる。

ただし、ω。−ＪＷ７面一、したがってハンマー１の先
端に力検出センサー２を取付けた場合、検出する力Ｆは
、 ω０ となり、またハンマー１に加速度検出センサーを取付け
た場合、この値、即ち検出する加速度Ａ　＝ｄ”ｘ／ｄ
ｔ２は、八−−νωｏｓｉｎωｏ　ｔ　・ｆ４１となる
。

一方、ハンマー１が被検査物１０に接触している時間Ｔ
は、変位Ｘが正に動いて再び元の位置にもどる時間であ
るから、（２）式のＸ＝ＯよりＴ−π／ω。−πＪｉ７
ヱー・・・　（５）　　となる。

ただし、πは円周率である。

したがって、接触時間Ｔは、ハンマー１の質量ｍと被検
査物１０のバネ定数にのみによって決まり、打撃の強さ
、即ち速度Ｖによっては変化しない。

（３）式の検出する力Ｆ及び（４）式の検出する加速度
Ａは、接触中の時間Ｔには値を持つが、離れてしまうと
零になり、これを図示すると第３図のようになる。

したがって、力検出センサー２、または加速度検出セン
サーの出力電気信号の波形より、接触時間Ｔを測定すれ
ば、（５）式より被検査物１０のバネ定数Ｋが測定でき
ることになる。

ところで、被検査物１０のバネ定数には、第４−Ａ図に
示すハニカムコア１１及び表面板１２からなるハニカム
板にて矢印りの位置で打撃した場合は、剥離部１３では
正常部より小さくなり、第４−Ｂ図に示すボルト１４部
分では、ゆるみがある場合は小さくなり、第４−Ｃ図に
示す表面クランク１５部分では、クラック部近くで小さ
くなり、更に第４．−　Ｄ図の根太１６を有する壁面１
７では、根太１６を有する部分で大きくなるといった変
化が生じ、正常部分とでば接触時間Ｔに変化が生じる。

そこで、被検査物１０としてペーパーコア高す９１１、
両表面アルミニウムの０．８　ｔｍ厚のハニカム板に、
４５１径の剥離がある場合にて重さ１４０ｇのハンマー
１によって打撃した場合に検出した力Ｆのパルス波形を
第５図の線図Ｚで示しており、一方剥離のない正常部の
波形を線図Ｙで示しているが、この線図に示すごとく、
パルス幅に２倍近くの差があり、明瞭に差異を判別でき
ることが明白である。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、従来の打撃によって被検査物の
発生する音によって変化を判別する方式において、自動
判別を電気的に行なわせる場合、周波数分析、パターン
認識といった複雑な回路を用いていたのに対し、本発明
の装置では、４１にパルス幅のみを測定するので、非常
に回路が簡単となり、片手で持てるポケットサイズの装
置に形成でき、しかも、安価に提供できる。

また、音を分析する従来の方式は高騒音環境では打撃音
と騒音とを区別できず、検査が不可能であったが、本発
明ではそれが可能である。

更に、本発明では基準パルス幅記憶部を持っているため
、被検査物が変わっても容易に検査を行なうことができ
る。

また、パルス幅は打撃力の大小によって変化しないため
、人の手で打撃する場合でも熟練を全く要せず、また機
械的に自動打撃するようにすることも容易であル。

更に、打撃による接触時間は非常に短いため、機械的に
自動打撃を高速に行うことによって、広い面の検査を高
速に行うことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における構造変化検出装置の
構成図、第２図ｆａｌ〜Ｆｅ＋は本発明の詳細な説明す
るハンマーと被検査物をモデル化した説明図、第３図は
検出する力、または加速度の値と接触時間との関係線図
、第４−Ａ図、第４−Ｂ図、第４−Ｃ図及び第４−Ｄ図
は本発明の構造変化検出装置を適用したそれぞれ異なる
被検査物適用例の説明図、第５図は被検査物がハニカム
板でなる場合の正常部と剥離部との波形を示す線図であ
る。 １・・・ハンマー、２・・・力検出センサー、３・・・
パルス幅計算回路、５・・・基準パルス幅記憶部、６・
・・比較回路、７・・・表示装置、１０・・・被検査物
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、力検出センサーまたは加速度検出センサーを取付け
   た打撃用のハンマーによる被検査物の打撃時に、力また
   は加速度のパルス波形のパルス幅を検出するパルス幅計
   算回路を設けた打撃式構造変化検出装置。 ２、基準の被検査物の打撃時の力または加速度のパルス
   波形のパルス幅を記憶する基準パルス幅記憶部、被検査
   物の力または加速度のパルス波形のパルス幅と基準パル
   ス幅とを比較する比較回路及びその比較結果の表示装置
   を付加した特許請求の範囲第１項記載の打撃式構造変化
   検出装置。