JP3236865B2

JP3236865B2 - 加振態様識別方法

Info

Publication number: JP3236865B2
Application number: JP29635492A
Authority: JP
Inventors: 淨坪井
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH06118069A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被測定物を打撃によ
り加振したとき、加振の態様が１回のみの打撃による加
振であるか、いわゆるダブルハンマリングやトリプルハ
ンマリングなどの複数回の打撃による加振であるかの加
振態様を識別できるようにした加振態様識別方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機械や製品の部品に亀裂、空洞、凹みな
どの欠陥があると、この部品の破壊により重大な危険を
招くおそれがある。そこで、これら亀裂、空洞、凹み等
の欠陥を有する部品は、機械や製品の組み立て前に、部
品の製造ラインにおいて検出して取り除くことができる
ことが好ましい。

【０００３】また、欠陥等が生じていない部品であって
も、例えば鋳鉄の含有黒鉛が局所的に球状化していて、
その部分が他の部分よりも高い硬度になっていると、こ
の部品を使用中にその硬い部分から亀裂や欠けを生じる
恐れがある。そこで、このように、局部的に硬度の異な
る部分が存在する部品も製造ラインにおいて検出できる
ことが望ましい。

【０００４】ところで、欠陥の検出及び位置評定のため
の非破壊検査方法としては、従来、超音波の反射による
方法、ＡＥ（アコースティックエミション）による亀裂
発生時の音による検出方法、ＣＣＤカメラによる観測
法、Ｘ線写真法、カラーチェック法など知られている。

【０００５】一方、被測定物中に硬度の異なる部分が存
在するか否かを被測定物の原形をとどめたまま検出する
方法は、従来、存在しない。

【０００６】しかしながら、上記の従来の非破壊検査に
よる欠陥検出方法は、それぞれ、以下のような取扱上の
問題があった。

【０００７】すなわち、例えば超音波探傷法は、被測定
物に接触させて欠陥を検出する方法であり、超音波の直
進性からセンサを当てた部分しか測定できず、センサ接
続面における不整合による反射や、僅かな角度差で見え
る波形が異なり、判別が容易でない。

【０００８】また、ＡＥ法の場合は、超音波探傷法と同
じように接触法であると共に、進行性の亀裂でないと測
定できない。逆に進行性のあるものでは亀裂を拡大しな
がら測定することになる。

【０００９】また、ＣＣＤカメラによる観測法では、亀
裂や凹みなどの欠陥以外のしみや模様があっても、判定
を乱す欠点があり、また、鋳造物等において「す」と呼
ばれる空洞は検出できない。

【００１０】また、Ｘ線写真法は、直接、目視できるの
で有効だが、肉厚の薄い被測定物や厚い被測定物などで
は、Ｘ線量の調整が厄介で観測できなかったりする。ま
た、被測定物の全数検査に向かず、製造ライン上での検
査に向かない。

【００１１】さらに、前述したように、被測定物に硬度
が局所的に異なる部分、すなわち異硬度部分があった
り、硬度の違う異物が混入しても、これを検出する方法
は従来存在せず、製造ラインにおいて、このような部品
を取り除くことは従来はできなかった。

【００１２】そこで、本願の発明者は、以上のような欠
点のない欠陥及び異硬度部分の検出方法及び装置を、先
に出願した（特願平１−２５９１８３号、特願平１−２
５１８４号、特願平２−８６０３５号など参照）。

【００１３】この先に提案した方法は、被測定物を加振
して発生した、この被測定物の振動を非接触でピックア
ップして、電気信号に変換し、その電気信号をスペクト
ル分析することにより、欠陥及び異硬度部分の有無及び
大きさの検出を行う方法である。この方法は、次のよう
な研究結果から誕生したものである。

【００１４】すなわち、この発明の発明者による研究の
結果、加振された被測定物の振動をピックアップしてス
ペクトル分析すると、被測定物の形状に応じて定まる固
有周波数位置に、スペクトルのピークが現れ、そして、
欠陥及び／または異硬度部分（異物を含む）がある場合
には、その各対応するスペクトルのピークが２つに別れ
ることが観測できることが判明した。

【００１５】これは、次のように考察することができ
る。すなわち、加振により被測定物には、それに固有の
定常波振動（縦振動＝縦波）を生じ、その振動のため固
有周波数位置に立つスペクトルを観測できる。そして、
欠陥や異硬度部分がないときにはそのスペクトルは、図
１３Ａに示すように、固有周波数位置のそれぞれにおい
て１つのピーク１１，１２，１３などが現れるものとし
て観測できる。

【００１６】しかし、欠陥（クラック（亀裂）や「す」
とよばれる空洞など）があると、この欠陥部を振動が伝
達できないため、迂回する伝播路が生じ、振動のエネル
ギーは前記固有の振動のエネルギーと、その迂回路を通
る振動のエネルギーとに別れ、迂回路を通る振動は前記
固有の振動よりも伝播路が長くなることからスペクトル
の立つ周波数が固有の振動によるスペクトルより低くな
る。そのために、図１３Ｂに示すように、固有周波数位
置のスペクトルのピーク１１，１２，１３よりも周波数
が低い側に別のスペクトルのピーク１４，１５，１６が
現れ、それぞれのスペクトルのピークが２つに別れる。

【００１７】また、振動の伝播速度は物質の硬さに応じ
て異なり、硬度が高いほど伝播速度が速くなる性質を有
している。このため、局部的に硬度の異なる部分が存在
すると、その部分では振動の伝播速度が固有振動の伝播
速度と異なり、その振動のエネルギーは、固有振動のエ
ネルギーと前記硬度の異なる部分を通る振動のエネルギ
ーとに振動のエネルギーが別れる。この場合、被測定物
中に他の部分よりも硬い部分が偏在すると、基本固有振
動スペクトルと、それよりも高い周波数側のスペクトル
とに別れて現れ、また、同様にして被測定物中に他の部
分よりも柔らかい部分が偏在すると、基本固有振動のス
ペクトルと、それよりも低い周波数側のスペクトルとに
別れて観測される。

【００１８】このようにして、固有振動が持つスペクト
ルが２つに別れて観測できるか否かにより、被測定物中
の欠陥及び異硬度部分が存在するか否かを検出すること
ができる。

【００１９】そして、上記の２つに分かれたスペクトル
の周波数差は、その定常波振動の伝播方向の欠陥または
異硬度部分の長さに対応していることを、発明者は、確
認している。したがって、欠陥ないし異硬度部分がある
場合には、２つに別れたスペクトルのピークの周波数差
を求めれば、欠陥及び異硬度部分の前記定常波振動の伝
播方向の長さを知ることができ、各伝播方向の欠陥等の
長さから、欠陥等の大きさ（容積）や形状を検出するこ
とができる。

【００２０】なお、欠陥等の振動波の伝播方向の長さが
微小な場合には、その振動波のスペクトラムのピーク
は、２つに分かれず、スペクトラムのＱ値が小さくな
る。これは、固有振動波のスペクトラムと、クラックの
存在による振動波のスペクトラムとが、演算装置の十分
でない周波数分解能のために、分離せずに結合したもの
として観察されるためであると考えられる。したがっ
て、このＱ値を検出することにより、欠陥及び異硬度部
分の有無及び大きさの判定をすることができる。

【００２１】ところで、以上説明した非破壊検査方法に
おいては、被測定物を加振するとき、単一回の加振をす
るようにすることが重要である。何故なら、ダブルハン
マリングやトリプルハンマリングのように、２回以上に
わたって加振を行ったり、加振部材が被測定物に引っ付
いてしまう（実際的には、細かく加振を繰り返してい
る）と、これらのいわば異常加振によるスペクトラムが
発生し、それを欠陥等のために生じたスペクトラムの分
離と区別することができず、実質上、欠陥や異硬度部分
の検出が不可能になってしまう。あるいは、欠陥等が存
在しないのに、異常加振によるスペクトルを欠陥等によ
るものと誤検出をしてしまう。

【００２２】そこで、上記のような異常加振が生じない
ように加振装置を調整したり、異常加振のときには、警
報を発したり、加振をやり直したりすることが考えられ
るが、そのため、加振態様が、異常加振か否かを識別で
きることが重要である。

【００２３】加振態様を識別する方法としては、加振後
の被測定物の振動の時系列波形を監視し、そのエンベロ
ープ波形から複数回、加振されたか否かを検出する方法
や、このエンベロープから検出する方法に加えて加振機
に加振回数を検出するためのセンサを設ける等の方法が
ある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
エンベロープ波形から検出する方法の場合は、当該エン
ベロープ波形を加振装置の調整者等が監視して、異常加
振であるか否か決定する必要があり、異常加振か否かの
識別が容易でない。また、所定のスレッショールド値を
設けて、ダブルハンマリングなどの異常加振を自動的に
識別することも考えられるが、スレッショールド値の設
定が容易でない。

【００２５】しかも、上述したような欠陥等の検出装置
の加振装置の調整のために、この加振態様識別方法を適
用する場合には、欠陥等の検出は、加振時の強制振動の
影響を除去するため、加振時から所定時間経過後の振動
について行うようにするので、上記のエンベロープ波形
から識別する方法を実行するためには、別途、被測定物
の加振直後からの振動波形を取り込んで、エンベロープ
波形を検出する系を設ける必要があり、構成が複雑にな
る欠点がある。

【００２６】また、加振機にセンサを取り付ける場合に
も、センサ出力だけではノイズの影響があるので、確実
に加振態様を識別するためには、上記のエンベロープ波
形を合わせて検査する必要があり、構成の複雑化は免れ
ない。

【００２７】この発明は、以上の点にかんがみ、加振タ
イミングでの波形を直接的に検査することなく、単一回
の加振か、ダブルハンマリング等の異常加振かを確実に
識別できる方法を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明による加振態様
識別方法においては、上記課題を解決するため、打撃に
より被測定物を加振する工程と、前記加振により前記被
測定物に生じる振動をピックアップして電気信号に変換
する工程と、前記電気信号中の不要成分を除去して、前
記被測定物の固有振動の信号成分を抽出する固有振動抽
出工程と、前記抽出された前記被測定物の固有振動の信
号成分中に、前記打撃が複数回であることに基づく規則
性成分が存在するか否かの判別を行う判別工程と、を備
え、前記判別工程において、前記規則性成分が存在する
と判別したときには、前記打撃が複数回であると識別す
ることを特徴とする。

【００２９】規則性のある成分が含まれているか否か
は、前記信号をフーリエ変換し、その結果の対数を取
り、その対数を取ったものを再びフーリエ変換する演算
処理することにより行なうことができる。

【００３０】

【作用】例えば、図２に示すように、時点ｔ１で１回目
の加振を行った後、時間Ｔｄ経過後の時点ｔ２におい
て、２回目の加振が行われたとき、その被測定物の振動
をピックアップすると、図２Ａに示すような時系列波形
が得られる。そして、この被測定物の例えば固有振動成
分のうちの１つの振動波の周波数スペクトラムについて
注目すると、時点ｔ１のみの単一回の加振であって、か
つ、欠陥がない場合には、図３において、１つのスペク
トラムのピーク１７のみが得られるはずであるところ、
このスペクトラムが立つ周波数位置から、順次、周波数
ｆｄ＝１／Ｔｄづつ離れた位置にダブルハンマリングに
よるスペクトラム１８が立つ。

【００３１】このように、ダブルハンマリングにより規
則性を有する成分が時系列波形には含まれるのである。
トリプルハンマリングや加振部材の被測定物への引っ付
きの場合にも、同様の現象が生じる。

【００３２】したがって、この規則性を有する成分が、
被測定物の振動の時系列波形に含まれているか否かによ
り、単一回の加振か、ダブルハンマリング等の異常加振
かを識別することができる。

【００３３】前記振動成分をフーリエ変換し、その結果
の対数を取り、その対数を取ったものを再びフーリエ変
換する、または、前記対数を取ったものを２乗したもの
を再びフーリエ変換する、演算処理を施すと、単一回の
加振の場合には、図１１Ｂに示すように、演算出力波形
としては何も得られないが、例えばダブルハンマリング
の場合には、図１２Ｂに示すような演算出力波形が得ら
れ、異常加振であることが識別できる。

【００３４】

【実施例】以下、この発明による加振態様識別方法の一
実施例を、欠陥及び異硬度部分の検出装置の加振装置の
調整のために使用した場合を例にとって図を参照しなが
ら説明する。図１は、この例の欠陥及び異硬度部分の検
出装置の一実施例のブロック図である。

【００３５】被測定物３１は、例えばマイクロコンピュ
ータを有する制御装置３２によって制御される搬送選別
装置３３によって、測定用ステージ３４上に搬入されて
載置され、欠陥等の検査の結果、不良品と判別されたも
のは搬送経路から排除されるように構成されている。

【００３６】測定用ステージ３４は、例えば発泡ポリウ
レタンや硬質ゴム等により構成される。そして、この測
定用ステージ３４に被測定物３１が載置されたことが、
例えば測定用ステージ３４に設けられたセンサによって
検出されると、制御装置３２は、加振装置３５を駆動
し、被測定物３１を加振する。この例では、加振装置３
５は、例えば加振弾を圧搾空気により射出する構成のも
のが用いられる。圧搾空気は、レギュレータにより適度
な圧力にコントロールされ、電磁弁を開閉することによ
り加振弾射出部に送り込まれる。この加振装置３５にお
いては、圧搾空気の圧力、流量、電磁弁の開閉時間など
を調整することにより、ダブルハンマリングなどの異常
加振を生じないようにすることができる。この調整は、
後述するように、欠陥等の検出測定動作に先立って、行
なわれるものである。

【００３７】以上のようにして加振された被測定物３１
の振動は、非接触で出力振動受信装置３６のセンサ３７
で検出され、電気信号に変換され、シグナルコンディシ
ョナー３８にて所定の信号処理がなされる。センサ３７
は、振動を検出できるものであれば、どのようなもので
も使用でき、変位計等を用いることもできる。もっと
も、周囲からの雑音振動をできるだけ拾わないようにす
るために、被測定物３１の方向に鋭い指向性を有するも
のが好ましい。シグナルコンディショナー３８では、電
気信号が増幅され、また、不要高低域成分の除去（トレ
ンドの除去）などが行われる。

【００３８】ところで、被測定物には、その相対向する
面により伝播方向の異なる複数個の縦振動波（縦波）が
発生する。したがって、シグナルコンディショナー３８
の出力中には、この被測定物に固有の複数個の縦振動波
が含まれている。この複数個の縦振動波の周波数は、被
測定物の材質、形状により定まり、一般に異なってい
る。

【００３９】例えば、被測定物が、図４に示すような中
実円筒１の場合、これを加振すると、中心線に平行な方
向を伝播方向とする縦振動波Ｖｎと、中心線を中心と
する回転方向を伝播方向とする縦振動波Ｖｃと、中心
線を通る方向を伝播方向とする縦振動波Ｖｒとが、固
有振動波（定常振動波）として発生する。

【００４０】これら３つの振動波について、先に提案し
た発明のようにスペクトル分析すると、亀裂、いわゆる
「す」と呼ばれる空洞、凹みなどの欠陥や、異硬度部分
がない場合には、この円筒１の高さをｈ、上下面の半径
をｒとしたとき、図５に示すように、寸法ｈ、２πｒ、
ｒに応じた周波数位置に、それぞれ１つのピーク２１、
２２、２３が立つスペクトルが得られる。この場合、ｈ
＞２πｒとすれば、周波数の低い方から順に、ピーク２
１は、振動波Ｖｎのスペクトル、ピーク２２は、振動波
Ｖｃのスペクトル、ピーク２３は、振動波Ｖｒのスペク
トルとなる。

【００４１】円筒１に、例えば、図６に示すような主と
して中心線方向に沿った方向のクラック２がある場合に
は、そのスペクトル分析結果は、図７に示すようなもの
となる。すなわち、前述した理由から各振動波Ｖｎ，Ｖ
ｃ，Ｖｒのそれぞれについての固有周波数のスペクトラ
ムと、クラック２の存在のために発生する周波数のスペ
クトラムとが生じる。このため、それぞれの振動波の１
次のスペクトルは、固有周波数位置のピーク２１，２
２，２３と、それより周波数の低い方のピーク２４，２
５，２６との２つに分かれる。

【００４２】この場合、各スペクトラム２１、２２、２
３の近傍の周波数範囲ａ部、ｂ部、ｃ部のそれぞれを拡
大した図８Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、２つに分かれたス
ペクトルのピーク２１、２４の周波数差Δｆｎは、円筒
１の上面または下面の面積Ｓｎと、クラック２をこの円
筒１の上面または下面に投影した面積Ｔｎとの比Ｔｎ／
Ｓｎに比例したものとなる。また、２つに分かれたスペ
クトルのピーク２２、２５の周波数差Δｆｃは、円筒１
の縦断面の平均面積Ｓｃと、クラック２をこの平均断面
に投影した面積Ｔｃとの比Ｔｃ／Ｓｃに比例したものと
なる。さらに、スペクトルのピーク２３、２６の周波数
差Δｆｒは、クラック２の円筒１の中心線方向に向かう
長さ（深さ）Ｄｅに比例したものとなる。

【００４３】したがって、上記スペクトルのピークの周
波数差Δｆｎ，Δｆｃ，Δｆｒを測定することにより、
上記面積比Ｓｎ／Ｔｎ，Ｓｃ／Ｔｃ及び深さＤｅを求め
ることができる。そして、これより投影面積Ｔｎ，Ｔｃ
を求めることができるので、これら３つの値Ｔｎ，Ｔ
ｃ，Ｄｅから被測定物である円筒１に生じたクラック２
の大きさ（容積）及び形状を判別することができる。

【００４４】図７、図８の場合には、Δｆｃに比べてか
なりΔｆｎが小さいので、クラック２は中心線方向に沿
ったものであることが分かり、そして、Δｆｃからクラ
ック２の中心線方向の長さが分かり、Δｆｒから側周面
から中心線方向に向かう深さが分かる。なお、この円筒
の例の場合、投影面積Ｔｎ及びＴｃから円筒に換算した
クラックの容積を求めることができる。そして、深さＤ
ｅの情報を用いることにより、クラック２が円筒１にお
いて、どのような形状で発生しているかを特定すること
ができる。

【００４５】シグナルコンディショナー３８の出力信号
は、欠陥等判定及び加振態様検出回路４０に供給され
る。この回路４０は、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プ
ロセッサ）を用いたデジタル信号処理の構成とすること
ができるものである。この回路４０においては、加振に
よる強制振動の成分を除去する処理と、欠陥等の判定の
ための処理と、加振態様を識別するための処理とを行
う。

【００４６】すなわち、被測定物を強制的に振動させた
場合、その強制振動などが固有振動（定常波としての縦
振動）と混在することになる。しかし、ここで問題にす
る振動は、被測定物の形状が持つ固有振動である。そこ
で、これら固有振動以外をできるだけ除去して、欠陥の
検出を容易にする。このため、この例では次のようにし
て強制振動成分を除去するようにしている。先ず、被測
定物３１には、粗密波である縦波のほかに、密度変化を
伴わない横波が生じる。この横波は、被測定物３１の重
心付近を加振することにより、発生させない、あるいは
微小に押さえることができる。

【００４７】次に、強制振動に対しては、センサ３７か
らの信号の測定開始点を、加振時から所定時間経過した
時点とすることで、影響を除去するようにする。例え
ば、インパルス衝撃法の場合には、衝撃を与える等して
加振した直後から少し時間を経過した時点から測定を開
始する。

【００４８】この場合の衝撃時から測定を開始するまで
の時間は、次のようにして定めることができる。すなわ
ち、被測定物３１中を伝わる音波の速度ｃは、そのヤン
グ率Ｅ（弾性係数）とその物体の密度ρによって異な
り、ｃ²＝Ｅ／ρ の関係がある。そして、例えば、この例のインパルス衝
撃法による場合、衝撃直後からピックアップした振動の
時系列波形は図９Ａのようになる。

【００４９】この図９Ａの波形からもわかるように、加
振後の振動は地震波の場合と同じであるので、上記のよ
うに速度の速い縦波や遅い波が混在しており、また、振
動に強制振動が残り、被測定物３１の形状に特有の固有
振動波形になっていない。この形状に特有の固有振動波
は、例えばコマの「さいさ運動」のように、停止する少
し前に、観測されるものであると考えられる。このた
め、図９Ｂのような矩形波の時間ウインドーＷ(t) を設
定し、このウインドーＷ(t) によって、この例では強制
振動波を除去する。

【００５０】すなわち、シグナルコンディショナー３８
の出力信号は回路４０の強制振動除去手段４１に供給さ
れて、ウインドーＷ(t) 形成手段４２からの前記のウイ
ンドー信号Ｗ(t) と掛け算される。これにより、加振す
なわち衝撃後の被測定物３１の振動から、強制振動波が
除去され、被測定物３１の形状の固有振動成分のみが抽
出される。

【００５１】ウインドーＷ(t) 形成手段４２では、制御
装置３２からの加振開始の情報を受け、衝撃直後からウ
インドーＷ(t) の立ち上げ時点までの時間と、ウインド
ーＷ(t) の幅を設定する。図９の例では、衝撃直後から
２０msec経過した時点からウインドーＷ(t) を立ち上
げ、２００msecのウインドー幅を設定する。以上のよう
にして、ウインドーＷ(t) により被測定物３１の形状の
固有振動成分が抽出される。

【００５２】次に、強制振動除去手段４１の出力信号
は、スペクトル分析手段４３に供給され、スペクトル分
析される。この分析結果を用いて、欠陥判定手段４４に
おいては、上述のようにして欠陥等による振動のスペク
トルの存在が判別されて欠陥の有無が判別され、また、
各振動波Ｖｎ，Ｖｃ，Ｖｒのそれぞれについて、前記２
つに分かれたスペクトルのピークの周波数差から欠陥の
大きさや形状が判別される。

【００５３】欠陥等の判定方法としては、上述のスペク
トラム分析の結果に基づいて行なう方法のほか、スペク
トラム分析することなく、時系列波形を演算処理するだ
けで、判定を行なう方法も用いることができる。

【００５４】すなわち、強制振動除去手段４１の出力の
時系列波形は、欠陥等による振動波による変調を受けて
いると考えられる。本願の発明者は、このことに着目し
て、例えば前記の円筒の場合において、強制振動除去手
段４１の出力をフーリエ変換により周波数軸の信号に一
旦変換し、これに対して、図１０の特性曲線２７ａ，２
７ｂ，２７ｃに示すように、スペクトルのピーク２１，
２２，２３の近傍の周波数範囲ａ部、ｂ部、ｃ部の成分
をそれぞれ抽出する周波数ウインドーＷ1(f)a，Ｗ1(f)b
，Ｗ1(f)c 周波数ウインドーをかけて、各振動波Ｖ
ｎ，Ｖｃ，Ｖｒのそれぞれの固有周波数付近の振動を抽
出し、それを逆フーリエ変換して時系列波形に戻し、そ
の各振動波についての時系列波形を観測した。

【００５５】その結果、欠陥等が存在しないときには、
そのエンベロープが単調減衰であるのに対し、欠陥等が
存在するときには、そのエンベロープが正弦波であるこ
とを確認した。しかも、その正弦波の周波数は、基本固
有周波数と、欠陥等による振動波の周波数との差である
ことも確認した。

【００５６】したがって、各振動波Ｖｎ，Ｖｃ，Ｖｒの
成分の時系列波形のエンベロープが正弦波になっている
か否かにより、欠陥あるいは異硬度部分の有無の判別を
行なうことができ、前記正弦波の周波数を求めることに
より、欠陥等の大きさ及び形状を判定することができ
る。

【００５７】欠陥判定手段４４は、求めた欠陥の種別、
大きさ、良品・不良品の判定結果の情報を制御装置３２
に送る。制御装置３２は、欠陥の種別、大きさを、累積
的に記憶し、その記憶内容を出力手段５０に送る。出力
手段５０は、これらの情報をディスプレイに表示した
り、記録紙にプリントアウトする。制御装置３２は、ま
た、良品・不良品の判定結果に基づいて、被測定物が不
良品の場合には、搬送選別装置３３に被測定物３１を搬
送経路から排除するような制御を行う。

【００５８】なお、クラックではなく、「す」や異硬度
部分が被測定物に存在しても、上述と全く同様にして、
その「す」や異硬度部分の存在の有無と、大きさや形状
を判定することができる。

【００５９】以上説明した欠陥等の判定は、加振装置３
５で被測定物をダブルハンマリング等の異常加振を生じ
させることなく、加振することを前提としている。この
ため、この欠陥等の判定動作を行なう前に、加振装置３
５を異常加振が生じない状態に調整する。この調整は、
次のようにして、加振態様をチェックしながら行う。

【００６０】すなわち、この例においては、強制振動除
去手段４１の出力が規則性成分検出手段４５に供給され
る。この規則性成分検出手段４５では、下記の式（１）
または式（２）に示す演算処理を行なって、規則性成分
が存在するか否かの判別を行う。Ｆ〔ｌｏｇ〔Ｗ1(f)・Ｆ（Ｗ(t) ・ｘ(t) ）〕〕（１）Ｆ〔〔ｌｏｇ〔Ｗ1(f)・Ｆ（Ｗ(t) ・ｘ(t) ）〕〕²〕（２）この（１）式において、ｘ(t) は強制振動除去手段４１
の入力時系列波形である。また、Ｗ(t) は前述の時間ウ
インドー、Ｗ1(f)は、前述したスペクトル分析を用いな
い欠陥等の判定方法に使用する周波数ウインドーＷ1(f)
a ，Ｗ1(f)b ，Ｗ1(f)c のいずれかである。

【００６１】この（１）式に示した処理は、各振動波Ｖ
ｎ，Ｖｃ，Ｖｒのうちのいづれかの固有周波数付近の振
動成分を抽出し、その振動成分について、図２，図３で
説明したようなダブルハンマリング等のために発生する
規則性成分が存在するか、否かを判定する処理である。

【００６２】ダブルハンマリング等が生じていないとき
には、例えば振動波Ｖｎについてスペクトル分析する
と、図１１Ａに示すように、欠陥等がないときには、サ
イドローブが生じないスペクトル２１のみの波形とな
り、式（１）の演算結果の出力波形としては、図１１Ｂ
に示すように、何も得られない。これに対して、ダブル
ハンマリングが生じているときには、同様に、振動波Ｖ
ｎについてスペクトル分析すると、図１２Ａに示すよう
に、ダブルハンマリングの時間間隔、すなわち１回目と
２回目の加振の時間間隔Ｔに応じた周波数間隔（１／
Ｔ）で、スペクトル２１を中心として、このダブルハン
マリングによるサイドローブのスペクトル６０が現れ、
式（１）の演算結果の出力波形としては、図１２Ｂに示
すような山６１，６２を含む波形が得られる。山６２の
高さＨ（振幅）は、ダブルハンマリングの大きさ（２回
目の加振の大きさ）を示しており、山６１と山６２との
時間間隔は、ダブルハンマリングの時間間隔Ｔを示して
いる。

【００６３】この規則性成分検出手段４５の演算結果
は、制御装置３２を介して出力装置５０に送られ、図１
１Ｂあるいは図１２Ｂの演算結果の出力波形がディスプ
レイに表示される。

【００６４】調整者は、このディスプレイの演算結果の
出力波形を参照して、加振装置を調整し、ダブルハンマ
リング等を生じていない図１１Ｂの出力波形が得られる
状態になるように調整する。

【００６５】この調整状態が終了したら、加振装置３５
では、その調整状態が維持され、前述したような欠陥等
の判定動作が開始される。したがって、欠陥等の判定動
作においては、異常加振が生じない状態で、被測定物３
１は安定して加振が行なわれる。

【００６６】なお、図１１Ｂの状態と、図１２Ｂのよう
な波形出力状態とは、信号処理により容易に判別可能で
あるので、その判別出力により異常加振状態になってい
るときには、警報音を鳴らしたり、異常加振であること
を警報表示することも可能である。

【００６７】なお、以上の例では、被測定物を加振した
ときに生じる縦波について規則性成分の有無を検出する
ようにしたので、この縦波自身の周期性成分を除去する
ため、周波数ウインドーを使用するようにしたが、対象
の振動成分が横波のような周期性でないものの場合に
は、周波数ウインドーを用いる必要はない。

【００６８】また、この発明の理解を容易にするため、
加振態様を知る必要がある技術分野として、出願人が先
に提案している被測定物を加振して、その振動成分をピ
ックアップし、欠陥等の判定を行なう非破壊検査法につ
いて説明したが、この発明の加振態様識別方法は、この
非破壊検査における被測定物の加振についてのみなら
ず、種々の用途に適用されるものであることはいうまで
もない。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダブルハンマリング等の加振状態のときには、被測
定物の振動波のうちの固有振動の周波数成分には、その
ダブルハンマリング等の加振状態に応じた規則性を有す
るサイドローブ成分が発生することに着目し、この規則
性成分が前記振動成分中に存在するか否かにより、単一
回の加振か、ダブルハンマリング等の異常加振かを識別
することができる。

【００７０】しかも、規則性成分の存在の判別は、前記
固有振動波をフーリエ変換し、その対数を取り、さらに
そのフーリエ変換を行なう演算処理をするだけでよいの
で、この発明の方法は、例えばマイクロコンピュータを
備えるデジタル信号処理回路を用いて容易に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を適用した欠陥及び異硬度部分
の検出装置の一実施例のブロック図である。

【図２】ダブルハンマリングのときの被測定物の振動の
ピックアップ波形を示す図である。

【図３】図２のダブルハンマリングのときのスペクトル
分析波形を示す図である。

【図４】この発明による検出方法が適用される被測定物
の例としての円筒を示す図である。

【図５】欠陥がない場合の円筒の定常振動波のスペクト
ルを示す図である。

【図６】円筒に生じたクラックの例を示す図である。

【図７】図６のクラックがある場合の円筒の定常振動波
のスペクトルを示す図である。

【図８】図７の一部をそれぞれ拡大した図である。

【図９】図７の一部の動作説明のための図である。

【図１０】図５の一部の動作説明のための図である。

【図１１】図５の一部の動作説明のための図である。

【図１２】図５の一部の動作説明のための図である。

【図１３】先に提案した欠陥検出方法を説明するための
スペクトルを示す図である。

【符号の説明】

３１被測定物３５加振装置３７センサ４０波形処理手段４３定常波抽出手段４５エンベロープ検出手段５１正弦波検出手段５２正弦波周波数検出手段５３欠陥判定手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】打撃により被測定物を加振する工程と、前記加振により前記被測定物に生じる振動をピックアッ
プして電気信号に変換する工程と、前記電気信号中の不要成分を除去して、前記被測定物の
固有振動の信号成分を抽出する固有振動抽出工程と、前記抽出された前記被測定物の固有振動の信号成分中
に、前記打撃が複数回であることに基づく規則性成分が
存在するか否かの判別を行う判別工程と、を備え、前記判別工程において、前記規則性成分が存在
すると判別したときには、前記打撃が複数回であると識
別することを特徴とする加振態様識別方法。
【請求項２】請求項１において、前記判別工程においては、前記被測定物の固有振動の信
号成分をフーリエ変換し、その結果の対数を取り、その
対数を取ったものを再びフーリエ変換し、その演算結果
により、前記規則性成分が存在するか否かの判別を行う
ことを特徴とする加振態様識別方法。