WO2004013589A1

WO2004013589A1 - 振動検出方法及びその装置

Info

Publication number: WO2004013589A1
Application number: PCT/JP2002/007949
Authority: WO
Inventors: Yoichi Ageishi; Hidetoshi Yamaguchi; Keisuke Suzuki
Original assignee: Synchro Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-02-12
Also published as: AU2002323803A1

Abstract

本発明は建造物内に発生したクラックや回転機器の劣化を観測波形から安定かつ精度良く検知する振動検出方法を提供することにある。このため、本発明は、検査対象物である回転機器5の劣化を検出する振動検査装置において、軸受け部6に設置した振動検出器(センサ)1と、振動検出器(センサ)1で検出した振動データをデジタル化する計測装置2と、計測装置2より出力する振動波形データを判定する判定装置と、判定装置からの出力を表示する表示装置とを備え、予め2つ以上のしきい値を設定し、検査対象物の振動データを一定時間分計測し、計測した振動データをデジタル化した振動波形データがしきい値を超過する時間を算出し、しきい値超過時間とし、この値の大小を比較することにより検査対象物の異状の度合いを判定することを特徴としている。

Description

振動検出方法及びその装置技術分野

本発明は、コンクリート構造物内部の空洞ゃクラックなどの異状部が存在するか否かを検査する検査方法およびその装置に関するものである。特に、トンネル内を移動しながら機械的打撃を繰り返し構造物壁面に与える機構を用いるようにし、打撃の反響音を解析して、異状部の位置、大きさなどを高速度で特定するのに好適な振動検査方法およびその装置に関するものである。また、本発明は、ポンプゃモーターなどの回転機器の回転軸、 '軸受け、羽根車などに異状が存在するか否かを判定する検査方法およびその装置にも適用できる。特に、対象が発する暗騒音、振動の波形を解析し異状の種類などを高精度に特定するのに好適な振動検査方法およびその装置に関するものである。背景技術 '

検査対象の異状や変状を音響や振動を用、て検査する従来の振動検査方法においては、大別して周波数分析法と時間軸分析法とがある。周波数分析法は F F T (高速フーリエ変換）などの方法により波形の振幅をスぺクトル成分に変換し、それを周波数軸上にプロットして成分強度分布表として観測できるようにするものである。成分強度分布を正常、異状の判定に用いるためには、最初に正常なデ一タスぺクトル強度を成分強度分布表上にプロッ卜し、異状時に正常データの分布が偏ってずれる周波数に着目する。そして、その周波数のスぺクトル成分強度が変化する範囲を検知する検知窓を周波数の上限値および下限値、そしてスぺクトル強度の上限値および下限値の 4つの数値で表す。新たなデータのスぺグトル成分を上記の検知窓の数値と比較し、その範囲にスぺクトル成分が存在するか否かを識別し、識別結果から異状と正常とを判別する方法である。

また、時間軸分析法には、波形の実効値を比較する方法と、波形の波高値とを比較する方法と、打撃を用いた打音解析のように 1インパク卜に対する応答波形の形状で比較する方法などが知られている。波形の実効値を比較する方法では、計測データにノイズが多く混入する場合、ノィズの影響を最小化するために計測データを周波数フィルターに通し特定の周波数帯域の成分を減衰させてノイズの少なくなつた波形データを解析する方法が一般的である。この方法はノイズの周波数成分が特定の周波数領域に偏っていて必要な信号の周波数成分の周波数領域と大きく異なる場合には有効であり、特定の周波数帯域を除去する周波数フィルターを用意する。次に 1インパク卜に対する応答波形の形状で比較する方法は構造的な変状による反射波などが現れやすくその影響を忠実に反映できる方法であしかし上述した従来の振動検査方法のうち周波数分析法では、データに混入するノィズが多い場合、ノィズの影響を最小化するためには極端に長く観測し分析するデータ長を大きくすることが必要となる。こうすることでランダムに変化するノイズ成分が平均化されて平均強度が小さくなり、信号成分は繰り返し現れるために平均化しても強度は変化しないことを利用している。このような方法では観測時間を長時間に設定する必要があることから、観測時間が極端に長くなり、点検周期が伸び巡回的に監視する回転機器台数を削減する必要が生じたり、トンネル内の移動点検では緻密な点検ができなくなるなどの問題がある。あるいは解析機器の演算能力の向上が必要になつて機器費用が高くなるなどの問題がある。また時間軸分析法のうち実行値を比較する方法では、ノィズが広い周波数帯域に分散して現れたり、時間によって様々な周波数成分に変化したりする。このため、周波数成分が特定の周波数領域に偏らないことがあり、必要な信号の周波数成分の周波数領域に重なることが多く、ノイズを除去する周波数フィルターを用いることができないという問題がある。

次に波高値を比較する方法では、検査対象の設置される床の剛性の低下など設置場所の違いから検査対象である商品の出荷検査時の振動値に比べ設置後の振動値とが大幅に強く異なることがある。このため、従来のように 1つのしきい値で波高値を比較する方法では、正常な対象でも異状となってしまうことがある。そのため設置した現場において正常な振動波形の波高値に余裕を持ったしきい値を設定するために十分長時間の観測が必要となつた。同時に劣化した振動波形の予測が困難となるため、初期の劣化を検知するような微妙なしき Ϊ、値の設定は極めて困難となる問題があった。

次に 1ィンパクトに対する応答波形の形状で比較する方法は、実験室などにおいては構造的な変状による反射波などが現れやすくその影響を忠実に反映できる方法である。し力、し、コンクリ一ト構造物の対象はトンネルや橋など騷音の多い屋外にありノイズの影響を受けやすいという問題と同時に、 1インパクトごとに解析を行う方法では構造物表面を緻密にかつ効率よく精査しょうとすると単位時間当たりの打撃数を増加する必要があり、打撃能力を高め打撃間隔を短縮し、それにあわせて解析に必要な演算能力も高くする必要が生じるなどの問題がある o

そこで、

本発明の第 1の目的は、異状や変状の検出率が高く、振動データに含まれる雑音との識別性に優れた振動検査方法およびその装置を提供するにある。

本発明の第 2の目的は、振動検査の結果を容易に確認できる振動検査法及びその装置を提供するにある .

本発明の第 3の目的は、異状や変状の有無を自動的に判別することが可能な振動検査方法およびその装置を提供するにある。

本発明の第 4の目的は、異状や変状の自動判定を行うための判定基準を容易に設定できることが可能な振動検査方法およびその装置を提供するにある。

本発明の第 5の目的は、コンクリート構造物などの打音検査において簡単な機構で連続打撃を与え、複数の応答波形を一度に判定することが可能な振動検査方法およびその装置を提供するにある。

上記目的は、予め 2つ以上のしきい値を設定し、検査対象物の振動データを一定時間分計測し、計測した振動デ一タをデジ夕ル化した振動波形デー夕がしきい値を超過する時間を算出ししきい値超過時間としこの値の大小を比較することにより検査対象物の異状の度合いを判定することで達成される。

好適には、 1つめのしきい値として正常な検査対象物の振動波形データの最大ピ一ク値より小さい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、しきい値超過時間の大小を比較することにより検査対象物の異状の度合いを判定することを特徴とする。

さらに好適には 1つめのしきい値として正常な検査対象物の振動波形データの最大ピーク値より小さい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、常にしきい値超過時間比率が有限の値を持つようにして、異状の度合いを判定することを特徴とする

上記目的は検査対象物が内部に動力部などの振動発生源を持たない構造物においては、外部の振動発生源より構造物にインパルス状の振動を連続して与え、異状部で反射あるいは通過する振動波形の減衰成分を計測することで達成される。上記目的は、前記複数のしきい値に対するしきい値超過時間を算出した後にこの対数を取り、対数化したしきい値超過時間の傾向を対数傾きとし、同じしきい値での正常部の対数しきい値超過時間の傾向による対数傾きと異状部の対数しきい値超過時間による対数傾きとの差異を利用して異状部の劣化の度合いを判定することで達成できる。発明の開示

上記目的を達成するために本発明が採用した技術解決手段は、

検査対象物の異状を検出する振動検査装置において、予め 2つ以上のしきい値を設定し、検査対象物の振動データを一定時間分計測し、計測した振動データをデジタル化した振動波形データがしきい値を超過する時間を算出し、しきい値超過時間とし、この値の大小を比較することにより検査対象物の異状の度合いを判定することを特徵とする振動検査方法である。

また、 1つめのしきい値として正常な検査対象物の振動波形データの最大ピーク値より小ざい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、しきい値超過時間の値の大小を比較することにより異状の度合いを判定すること.を特徴とする振動検査方法である。

また、 1つのしきい値として正常な検査対象物の振動波形データの最大ピーク値より小さい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、 2つ以上のしきい値超過時間よりしきい値超過時間比率に置き換え、常にしきい値超過時間比率が有限の値を持つようにして、異状の^合いを判定すること T/JP2002/007949 を特徴とする振動検査方法である。

また、検査対象物が内部に動力部などの振動発生源を持たない構造物においては、外部の振動発生源より構造物にインパルス状の振動を連続して与え、異状部で反射ある L、は通過する振動波形の減衰成分を一定時間計測し区間ごとの判定を行えるようにすることを特徴とする振動検査方法である。

また、前記複数のしきい値に対するしきい値超過時間を算出した後にこの対数を取り、対数化したしきい値超過時間の傾向を対数傾きとし、同じしきい値での正常部の対数しきい値超過時間の傾向による対数傾きと異状部の対数しきい値超過時間による対数傾きとの差異を利用して異状部の劣化の度合いを判定することを特徴とする振動検査方法である。

また、振動検出器と、前記振動検出器からの振動データをデジタル情報に置きなおして振動波形データとする計測装置と、前記計測装置からの振動波形データを絶対値化し予め設定されたしきい値と比較し、しきい値を超過する時間あるいは回数を算出し基準値と比較して異状の度合いを定める判定装置と、前記判定装置からのデータを異状の度合いや波形として表示する表示装置とから構成されることを特徴とする振動検査装置である。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施形態に係る振動検査装置の構成図である。

図 2は図 1に示す振動検査装置の機能構成図である。

図 3は図 1に示す振動検査装置の振動解析手順を示す流れ図である。

図 4は（a ) 観測した振動データ（振動波形）と（b ) 周波数選択範囲を高周波帯域に設定し変換した波形と（c ) 周波数選択範囲を低周波帯域に設定し変換した波形と（d ) しきい値を設定した画面である。

図 5は（a ) 劣化の進んだポンプ Aの振動データ（振動波形）と（b ) 正常なポンプ Bの振動波形と（c ) ポンプ Aの振動波形を高周波数領域で変換した波形と（d ) ポンプ B振動波形を高周波数領域で変換した波形と（e ) ポンプ Aの 2 乗処理を行った波形にしきい値を設定した画面と（ί ) ポンプ Βの 2乗処理を行つた波形にしきい値を設定した画面である。図 6は（a ) 劣化の進んだポンプ Aの振動波形を時間の拡大を行った波形と（ b ) 正常なポンプ Bの振動波形を時間の拡大を行った波形とを示した画面である

図 7は（a ) 劣化の進んだポンプ Aの振動波形の一部を拡大し表示した波形と ( b ) ノイズ波形と（c ) 振動波形にノイズが重畳した波形である。

図 8は絶対値データと 2つのしきい値との比較を行いしきい値超過時間と、ポンプ A、 Bで同じ区間の傾きの比とを算出した値を示す表である。

図 9はしきい値 2つごとに傾きを算出し、その傾きの差異で劣化の度合いを算出した表である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

図 1は、本発明の一実施形態に係る振動検査装置の構成図である。この実施形態は、回転機器 5を動作させ、回転機器に異状があった場合、異状個所より発生した振動が軸受け部 6などの機器表面に伝播し現れた振動を計測し、異状の度合いを判定する例である。

この実施形態に係る振動検査装置は、振動検出器（センサ） 1とこの振動検出器 1の振動データを取り込み計測した振動デ一夕から振動波形データを設定する計測装置 2と、計測装置 2の計測結果から異状の度合いを判定する判定装置 3と、計測結果や判定結果などを表示する表示装置 4とを備えて構成される。

振動検出器（センサ） 1は回転機器軸受け部 6に装着され、内部より伝播する振動データを計測する。計測装置 2は振動検出器（センサ） 1により観測された振動データをデジタル情報に置き直して振動波形デ一夕とする。判定装置 3は上記振動波形データを絶対値化し予め設定されたしきい値と比較し、しきい値を超過する時間あるいは回数を算出し基準値と比較して異状の度合いを定める。表示装置 4は異状の度合いや波形を表示する。

図 2は図 1に示す振動検査装置の機能プロック図である。

振動検出器（センサ） 1の検出信号（振動データ）は先ず計測装置 2の増幅器 2 1に入力され、 A Dコンバータ 2 2によってアナログ—ディジタル変換処理が行われ、ついでデータ切り出し機能 2 3にて一定時間間隔で切り出された振動波形データ d 1としてメモリ一 2 4に蓄積される。

判定装置 3では、メモリー 2 4に蓄積された振動波形データ d 1を呼び出し、信号処理部 3 1に入力する。この振動波形データ d 1は、後続の演算機能や、表示機への出力などへ適宜何度でも利用できるようにするために振動波形デー夕フアイル 3 2に蓄積される。つぎに周波数帯域選別機能 3 3にて判定すべき異状の種類ごとに、毎回設定されるフィルターパラメータ 3 4を用いて周波数帯域を選別する。選別された周波数帯域はフィルタ一変換データ d 2として絶対値化機能 3 5に送られ、絶対値データ d 3となる。上記絶対値データ d 3はしきい値比較機能 3 6にてしきい値パラメータ 3 7と比較され、絶対値データがしきい値を超えている時間の総和を算出し、しきい値超過時間データ d 4として判定部 3 8に渡す。判定部 3 8は予め設定してある基準値と上記しきい値超過時間データ d 4 との比較を行い、判定結果データ d 5を管理データファイル 3 9に蓄積する。表示装置 4では判定結果データフアイルから別途ダラフ設定手段 4 1にて設定される必要な期間分のしきい値超過時間デ一タ d 4を呼び出し、時系列表示 4 2 を介して時系列グラフを表示し、あるいは判定結果データ d 5を呼び出し管理表表示 4 3を介して管理表を表示する。また同様にじて必要な時点の振動波形データ d 1を振動波形デ一タファイル 3 2から呼び出して波形表示 4 4を介して表示する。

図 3は、上述した構成の振動検査装置における振動解析手順を示した処理手順の流れ図である。振動検出器（センサ） 1で計測される振動は、振動データ（振動波形信号）として増幅/ A Dコンバータに取り込まれ、先ずステップ S 1で增幅処理および A Dコンパ一ト処理されアナログ信号からディジタル信号に変換され、振動波形データ D 1としてメモリに格納される。このとき常に一定時間の比較が行えるようにステップ S 2にて予め設定された計測時間に従ってステップ S 1で計測データが切り出される。通常 A Dコンバート処理を行う市販の I Cチップなどのハードウヱァには入力データ数設定機能が付与されているので、上記の波形切り出し処理は設定された計測時間に匹敵するデータ数を上記 I Cチップにセッ卜する方法を取る。ステップ S 1では次回計測の指示信号（後述）があるま „

PCT/JP2002/007949 では次の計測はおこなわないようにしメモリに格納された計測データは次回計測データが入力されるときまで保持される。

つぎに判定すべき異状の種類が複数あるときには、ステップ S 3判定制御機能にて次回の判定すべき異状の種類を選択する。この判定種類選択を受けて、ステップ S 4パラメータ設定機能では予め設定されたフィルタ一パラメータ群より 1 つのフィルタ一パラメータを選択し、ステップ S 5デジタルフィルター処理に渡す。そして I I R型デジタルフィルタ一処理の係数パターンとして使用され、特定の周波数帯域の信号が通過しやすいようにコンボリューシヨン（内積演算）フイリタリング処理により計測データがフィルター変換データ d 2に変換される。つぎにフィルタ一変換データ d 2はステップ S 6の絶対値化処理にて送られ絶対値データ d 3となる。上記計測データをそのまま比較することも容易であるが好適には絶対値化処理を行い振動波形データがしきい値を過ぎる確率を 2倍に上げるようにし、 2つ以上のしきい値を超過した時間からしきい値超過時間比率を計測できるようにすると精度の向上が期待できる。

上記ステップ S 3判定制御機能にて判定すべき異状の種類を選択し、この判定種類選択を受けて、ステップ S 7しきい値設定機能では予め設定されしきい値パラメ一夕群より 1対（2個）のしきい値を選択し、ステップ S 8しきい値超過時間算出処理に渡す。ステップ S 8しきい値超過時間算出処理では絶対値データ d 3としきい値パラメータとを比較し絶対値データ d 3がしきい値を超えている時間の総和を算出し、 2個のしきい値（thnl thn2)に対して 2個のしきい値超過時間データ（d4nl d4n2) を算出する。ステップ S 3では上記の処理を繰り返してその都度判定すべき異状の種類を選択し、 1回のデータ取得により計測された 1 つの振動波形データ d 1に対してすべての異状の種類 Nに関してしきい値超過時間を算出し終えるまで、上記処理を繰り返す。

以上の処理結果としてしきい値超過時間デ一夕が 2 N個生成され、ステップ S 9判定処理においては 2 N個のデータを N個のべクトルデータとし、 N種類の判定基準べクトルと比較して判定結果を算出し、判定結果データファイルに記録する。ステップ S 3では 1つの振動波形データ d 1に対する全ての処理が終了した後、計測サイクル時間を計るタイマーによって一定時間経過後にステップ S 1に次回計測の指示を行い、ステップ S 1は計測指示信号により新たな計測を行う。ステップ S 1 0表示制御は画面表示パラメ一夕入力手段を有し、さらに起動されたときに、ステップ S 1 1グラフ設定、ステップ S 1 2管理表設定、ステップ S 1 3波形設定に信号を送り、表示の開始を示す。

ステップ S 1 1グラフ設定およびステップ S 1 2管理表設定およびステップ S 1 3波形設定ではステップ S 1 0表示制御を介して予め設定された値を利用してデータフアイルの読取情報と表示条件を作成する。

ついで S 1 4グラフ作成はステップ S 1 1グラフ設定に生成された読取情報に従いデ一タフアイルの情報を読み取り画面配列を行う。

ステップ S 1 5管理表作成はステップ S 1 1管理表設定に生成された読取情報に徒いデ一タフアイルの情報を読み取り画面配列を行う。

ステップ S 1 6波形作成はステップ S 1 3波形設定に生成された読取情報に従いデータフアイルの情報を読み取り画面配列を行う。

ステップ S 1 7グラフ表示はステップ S 1 4グラフ生成の画面配列情報を表示する。

ステップ S 1 8管理表表示はステップ S 1 5管理表作成の画面配列情報を表示する。

ステップ 1 9波形表示はステツプ S16波形作成の画面配列情報を表示する。本発明において、検査対象物の異状や変状は、絶対値化した振動波形を複数のしき L、値で比較した場合、複数のしき、値超過時間で判定され、 ·異状や変状のある場合には上記複数のしきい値の作るベタトルが正常時のべクトルから乖離し、異状判別用のべクトルに近似することで判定される。振幅波形に時間的に減衰する減衰波形の含まれる率が多ければベタトルのようにみなして判定できる。以下、この方法を観測波形と共に詳述する。

振動検査方法において、検査対象が回転機器であれば、異状部分が他の構造物と回転接触したり摺動する際に起きる振動データを音響もしくは加速度の振幅として計測し振動波形データとする。一般には回転機器の異状の多くは機構部内部にあるベアリング鋼球傷が多く、この検出では機構部の損傷を防ぐ程度の検査では、振動検出器として騷音計などの音響センサーで計測することが多い。しかし、損傷に至るまでの寿命を測って保全計画を立てるような目的に対しては、より微小な傷が発生した時点で、傷が転送面と衝突するときに起きる微弱な振動を計測する必要があることから、振動検出器として直接機構部に加速度センサ一を接着して設置しておき、音響として捉えられな L、微弱な振動を随時計測する。またトンネルのようなコンクリート構造物の查では、他の機構より発せられた打撃振動が構造物内の変状部分にて通過や反射し表面に戻ってきた振動波形を計測するが、対象壁面が広く効率の良い検査が求められるなどの理由から効率の悪い接触式を避け、非接触で計測するのが運用上有利である。このため一般には打撃力を調整して必要な振幅の振動を得られることから音響センサ一で計測され O o

以上のように振動検出器（センサ）の種別で長所短所が異なるために増幅器入力は両者とも交換して用いられるようにすることが望ましい。

振動検出器（加速度センサ）の信号が増幅器及び ADコンバート処理を通して得られる振動波形デ一夕 d 1は図 4 (a) に示す時間一加速度曲線として観測され。

ステップ S 5で周波数帯域を選択した結果の時間波形を図 4 (b) に示す。従来は周波数選択の目的が主にノィズ除去と特定周波数信号の抽出とをかねたものが多く、そのときに用いられるフィルタ一は高次フィルターで周波数特性の韋峻なものを用いることが多い。しかし異状が上記に述べたような衝突に基づくような場合その周波数帯域は広範になる。また本方法においてはノイズ除去が目的ではなく異状の原因を推定するにあるので、例えば従来では通過帯域を 12K Hz〜l 5 KHzに設定した例に対して本方法では 10KHz〜4 OKHz (上限）に設定するようにしている。図 4 (b) は 10KHz〜4 OKHz (上限）と設定した例で、図 4 (c) は 50KHz〜250 K H zと設定した波形である o

ステップ S 4パラメータ設定は判別する原因別にフィルターの通過領域を設定するものであるが、その周波数帯域の区分は次のようになされる。例えばべァリングの微小傷発生や水理系の羽根車の高速回転などによって起きるキヤビテーション現象などの発生時には、構造物がせん断破壊を起こす際に超音波振動が発生し、この超音波振動が機構部を伝播する際にさらに低い可聴領域の振動に拡散し超音狭領域の成分は失われてゆく。この場合フィルターを 2 O K H z以上に選択設定を行つた場合、上記拡散した可聴領域の振動を捉えることができる。

また 1 K H z以上の高い周波数帯域での波形の減衰成分を抽出するようにして、回転軸転がり面部材の比較的大きな傷の存在を判定し検出することができる。あるいは 1 K H z以下の低い周波数帯域での波形の減衰成分を抽出するようにして、回転軸の偏芯、回転軸の負荷アンバランスなどの存在を判定することができる。

好適にはステップ S 3判定制御から別途検査対象機種を設定して該ノ、°ラメータを検索するような処理機能を付加すると、異機種を連続して点検することができる。

振動波形データは両極性の振幅データであるが、しきい値によって比較する場合、片側極性であるほうが処理が容易である。このためにステップ S 6絶対値化処理は無くても良いが、有った方が無い場合に比べ処理が容易でかつ情報量が 2 倍になり精度の向上も期待できる。

好適には絶対値化処理を 2乗計算による絶対値化に変えて、振幅の強弱をさらに大きく開くように強調し、かつ振幅を物理的な比較に多く用いられるパワー（ =振幅²) として観測することができる。図 4 ( d ) は図 4 ( b ) を 2乗して絶対値化した波形である。

図 4 ( d ) には横線を入れてあり、横線はしきい値を図示化したものである。しきい値超過時間の算出は波形としきい値とを比較し、波形がしきい値より大きくなる座標と小さくなる座標を記録し、それらの時間長さ総計を取ったものである。

観測時の波形切り出しが常に一定時間に設定されていれば時間長さの総計をしきい値超過時間とすればよい。 .

好適には、水処理ポンプのように大型で機種によつては極めて低周波領域での判定が必要となる場合があり、こういう場合にはある程度長時間の観測を行った方が精度が向上するので、検査対象機種により観測波形きり出し長さを変化し、上記のしきい値超過時間は標準時間長さに対応する観測時間の比で上記しきい値超過時間を正規化することが望まれる。

さらに好適には、しきい値を超過した座標からしきい値超過回数も簡単に求めることができ、水処理ポンプのキヤビテーション観測のように比較的振幅のピーク値の犬なる波形が混入する場合など、キヤビテ一ションパルスの数量比較が行えるなどの効果がある

ステップ S 8では複数のしきい値を用いるが、一回の演算には 1つのしきい値を用い、しきい値超過時間を算出した後にしきい値を代えて同じ処理を行う。図 5に同じ機種のポンプで劣化が進んだ物と正常品との波形比較を示す図 5 ( a ) は稼動後数年を経過したポンプ Aの振動波形データを同図（b ) は稼動直後の正常なポンプ Bの振動波形データを示す。目視で 1 . 3倍程度に差異が有ると見えるが、厳密な判定を行うには 2つの波形の振幅は大差が無いと考えるべきである。図 5 ( c ) ( d ) はそれぞれ周波数帯域を高周波に設定して変換したフィルタ一変換波形である。ここで劣化が進んだポンプ Aの波形における振幅がポンプ Bの振幅に対して 2倍強大きい差となっている。次に図 5 ( e ) ( f ) にフィルタ一変換波形を 2乗した絶対値データを示すが、ここでさらに上記の差は 6倍以上に拡大している。

図 8に示す表に上記の絶対値データと 2つのしきい値との比較を行いしきい値超過時間と、ポンプ A、 Bで同じ区間の傾きの比とを算出した値を示す。絶対値データまでの比較では 6倍程度の差異に見えた波形が、しきい値による比較を行うと 2 0〜7 0 0倍と極めて大きな差異になる。

その理由は図 6 ( a ) ( b ) に示すように時間軸を拡大表示すると、劣化の起きているポンプ Aではポンプ Bの振幅より大きめの振幅ピークが間欠的に複数存在し、その各々のピーク以降の時間で振幅が徐々に減衰する減衰波形となつている。またポンプ Bでは小さ目のピークがあるが減衰的な形状は見受けられず散発的なノイズらしい波形が多い。このような傾向の違いから、減衰成分の多いボンプ Aの波形の方がポンプ Bよりもしきい値 1の超過時間もしきい値 2の超過時間も共に多く、かっしきい値を高くすればその傾向は顕著となる。逆にしきい値の値を小さくしてゆくと両者の差異ほ次第に小さなものになる。そのため好適には正常なポンプ Bの波形でしきい値超過時間が観測時間の百分の一以下になると両者の差異が急速に小さくなる経験から、しきい地超過時間が観測時間の百分の一以上になるように設定するとポンプ Aとポンプ Bとに十分なる差異が観測でき、良好な判定を行うことができる。またしきい値を課題に大きく設定するとポンプ Bの波形の中のィレギュラーな多くはノイズのような波形だけがしきい値を超過するだけとなるので、比較には好ましくない。例えばサンプリング周期を 5 0 0 ， 0 0 0回毎秒としても観測時間 1秒間のデータでしきい値超過時間が一万分の一ではただの 5回だけデータがしきい値を超えたことになり、ポンプ Bの様相を正しく表しているとは言いがたい。このため好適には観測時間とサンプリング周期の積である観測データ数において 2桁以上のしきい値超過回数が得られるようなしきい値を設定すれば良好な判定が確保できる。

このしきい値超過時間で比較する方法によれば図 7 ( a ) の減衰波形に同図（ b ) のノイズが重畳し同図（c ) のような波形になっても、単に波形が細切れになるだけでしきい値超過時間にはあまり変化が無く、さらにこの波形が数百数千個集まった振動波形データでは、しきい値超過時間で考えれば、それぞれの誤差はキヤンセルされノイズ重畳前と大きな変化はなくなる。

ステップ S 9の判定においては、ポンプ Bの正常な状態がどのような.環境においても同じであれば、表 1に示すしきい値超過時間でそのまま比較して劣化の度合いを決めても良い。しかし設置場所が建物の 1階と 2階とでは床の弾性が異なり、設置工事のでき不出来などでも違いが生じて.、それがポンプ内部の伝播特性の差異となることもある。このような場合その現場ごとに別々にポンプの振幅に合わせたしきい値設定が必要となってしまい、判定基準は確定できないという問題を生じる。

そこで好適には、図 9に示す表に示すように、しきい値 2つごとに傾きを算出し、その傾きの差異で劣化の度合いを判定することにし、しきい値の規準を正常波形の観測から得たしきい値超過時間が観測時間の 1 0 0 0 0分の 1、 1 0 0 0 分の 1、 1 0 0分の1、となるようなしきい値に決定することにすると、上記のような問題を解決することができる。

さらに好適には、正常なポンプ Bの 2点間傾きが時間 1 0倍あたり 1 0となる区間で判定を行うといつた規則に基づいて判定しきい値を定めるようにすれば、

3 より正確な判定が可能となる。具体的には、正常波形のピークすれすれの高さでしきい値を決めてしまって、後日になりボンプ自身の運転慣れによる潤滑化などの効果によつて当初設定したしきい値を越す波形が出ないでしきい値超過時間 =

0の状態となり比較がしにくくなるなどの弊害が解消できる。

以上、本実施形態の一例を説明したが、センサから検出した振動データの処理、判定装置はコンピュータを使用して行うが、専用の回路で設定することも可能であり、また表示手段もプリンタ一など種々の表示装置を使用することができる。また、本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。また、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。産業上での利用可能性

本発明によれば、

異状や変状を高い検出率で検出できると共に、雑音との識別性を高くすることができまた、振動検査の結果を容易に確認でき、更に、異状や変状の有無を自動的に判別することが可能となり、異状や変状の自動判定を行うための判定基準を容易に設定することも可能である。またコンクリ一卜構造物などの打音検査において簡単な機構で連続打撃を与え、複数の応答波形を一度に判定することも可能となる。

Claims

• 請求の範囲

1 . 検査対象物の異状を検出する振動検査装置において、予め 2つ以上のしきい値を設定し、検査対象物の振動データを一定時間分計測し、計測した振動データをデジタル化した振動波形データがしきい値を超過する時間を算出し、しきい値超過時間とし、この値の大小を比較することにより検査対象物の異状の度合いを判定することを特徴とする振動検査方法。

2 . 請求項 1において、 1つめのしきい値として正常な検査対象物の振動波形データの最大ピーク値より小さい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、しき、値超過時間の値の大小を比較することにより異状の度合いを判定することを特徴とする振動検査方法。

3 . 請求項 1において、 1つのしきい値として正常な検査対象物の振動波形デ —夕の最大ピーク値より小さい値を設定し、上記のしきい値以下の値に 2つめのしきい値を設定して、 2つ以上のしきい値超過時間よりしきい値超過時間比率に置き換え、常にしきい値超過時間比率が有限の値を持つようにして、異状の度合、を判定することを特徴とする振動検査方法。

4 . 請求項 1において、検査対象物が内部に動力部などの振動発生源を持たない構造物においては、外部の振動発生源より構造物にィンパルス状の振動を連続して与え、異状部で反射あるいは通過する振動波形の減衰成分を一定時間計測し区間ごとの判定を行えるようにすることを特徴とする振動検査方法。

5 . 請求項 1または請求項 2あるいは請求項 3のいずれかにおいて、前記複数のしき L、値に対するしき L、値超過時間を算出した後にこの対数を取り、対数化したしきい値超過時間の傾向を対数傾きとし、同じしきい値での正常部の対数しきい値超過時間の傾向による対数傾きと異状部の対数しきい値超過時間による対数傾きとの差異を利用して異状部の劣化の度合いを判定することを特徴とする振動検査方法。

6 . 振動検出器と、前記振動検出器からの振動データをデジタル情報に置きなおして振動波形デ一夕とする計測装置と、前記計測装置からの振動波形デ一夕を絶対値化し予め設定されたしきい値と比較し、しきい値を超過する時間あるいは回数を算出し基準値と比較して異状の度合いを定める判定装置と、前記判定装置からのデータを異状の度合いや波形として表示する表示装置とから構成されることを特徴とする振動検査装置。