JP6216136B2 - Damage length measurement system and damage length measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、振動子と振動検知センサとを被測定物に設置し、振動子から被測定物を介して各振動検知センサに伝播する振動の到達時間を計測して、損傷の無い場合の到達時間からの遅延時間に基づいて損傷の長さを測定する損傷長測定システム及び損傷長測定方法に関する。 The present invention installs a vibrator and a vibration detection sensor on a measurement object, measures the arrival time of vibration propagating from the vibrator to each vibration detection sensor via the measurement object, and arrives when there is no damage. The present invention relates to a damage length measuring system and a damage length measuring method for measuring the length of damage based on a delay time from time.
従来、軽量化が求められる例えば飛行機等の構造においては、スキンパネルと呼ばれる比較的面積の広い板状部材(母材)の表面に、ストリンガと呼ばれる長尺な補強部材を接着または補強部を一体成型して剛性を高めることが行われている。かかる構造においては、衝撃などにより補強部材が端部から徐々に剥がれる可能性があり、例えば飛行機のように高い信頼性が求められる製品においては、かかる剥がれ(本明細書ではこれを損傷と呼ぶ)が進行する前に発見する必要がある。そのため、母材と補強部材からなる被測定物の損傷長(剥がれの長さ)を測定する技術は重要になりつつあり、かかる損傷長の測定方法として種々の測定方法が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in structures such as airplanes that require weight reduction, a long reinforcing member called a stringer is bonded to a surface of a plate member (base material) having a relatively large area called a skin panel, or a reinforcing part is integrated. Molding is performed to increase the rigidity. In such a structure, there is a possibility that the reinforcing member is gradually peeled off from the end due to an impact or the like. For example, in a product that requires high reliability such as an airplane, such peeling (this is referred to as damage in this specification). Needs to be discovered before it progresses. For this reason, a technique for measuring the damage length (peeling length) of an object to be measured including a base material and a reinforcing member is becoming important, and various measurement methods have been proposed as methods for measuring the damage length.
例えば、特許文献1には、複数のFBG(ファイバ・ブラッグ・グレーティング)光ファイバセンサを使用した測定方法の発明が記載されている。
特許文献1の発明においては、図7に示すように、板状の部材1の表面にピエゾ素子等からなる振動子3が設置される。また、部材1の表面に接着剤によって接着された部材2には、振動の伝播方向に沿って複数個のFBG光ファイバセンサ等の振動検知センサ4,5,6が設置される。そして、振動子を加振して母材に振動を与え、振動子から被測定物を介して振動検知センサに伝播する振動の到達時間が計測装置7によって計測される。
For example, Patent Document 1 describes an invention of a measurement method using a plurality of FBG (Fiber Bragg Grating) optical fiber sensors.
In the invention of Patent Document 1, as shown in FIG. 7, a vibrator 3 made of a piezo element or the like is installed on the surface of a plate-like member 1. Further, a plurality of vibration detection sensors 4, 5, and 6 such as FBG optical fiber sensors are installed in the member 2 bonded to the surface of the member 1 with an adhesive along the propagation direction of vibration. Then, a vibration is applied to the base material by vibrating the vibrator, and the arrival time of vibration propagating from the vibrator to the vibration detection sensor via the object to be measured is measured by the measuring device 7.
到達時間の測定は、まず初期状態測定として損傷の無い被測定物に対して行い、この振動の到達時間を記録保持する。次に、実測定として損傷の有無のみ不明の同構造の被測定物に対して原則同じ位置に振動子及び複数の振動検知センサを設置して到達時間をそれぞれ測定する。そして、損傷の無い場合の到達時間からの各センサの遅延時間を算出して、各センサにおける初期状態時と実測定時の遅延時間差に基づいて損傷の長さを計算するようにしている。 First, the arrival time is measured as an initial state measurement with respect to an object that is not damaged, and the arrival time of the vibration is recorded and held. Next, as an actual measurement, an oscillator and a plurality of vibration detection sensors are installed at the same position in principle for an object having the same structure in which only the presence or absence of damage is unknown, and arrival times are measured respectively. Then, the delay time of each sensor from the arrival time when there is no damage is calculated, and the length of damage is calculated based on the delay time difference between the initial state and actual measurement in each sensor.
特許文献1に記載されている測定方法にあっては、ほとんどの場合に、図8(a)に示すようなピークの明確な振動波形が各センサにおいて観測される。しかし、稀に図8(b)に示すようにピークが明確でない振動波形が観測されることがあることが分かった。
特許文献1の測定方法では、図8(b)に示すようにピークが明確でない振動波形が観測された場合、距離の測定が困難であり、誤った計測結果により損傷がないあるいはかなり進展していると判断されてしまうおそれもある。
In the measurement method described in Patent Document 1, in most cases, a vibration waveform having a clear peak as shown in FIG. However, it has been found that a vibration waveform with an unclear peak is sometimes observed as shown in FIG.
In the measurement method of Patent Document 1, when a vibration waveform with an unclear peak is observed as shown in FIG. 8 (b), it is difficult to measure the distance, and there is no damage or considerable progress due to an erroneous measurement result. There is also a risk that it will be judged.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、被測定物の損傷長を、高い信頼性をもって高精度に測定することができる損傷長測定システム及び損傷長測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a damage length measurement system and a damage length measurement method capable of measuring the damage length of an object to be measured with high reliability and high accuracy. The purpose is to do.
以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、
第1部材の表面に第2部材が接着または結合されてなる被測定物に超音波振動を加える振動子と、
前記振動子から発振され前記被測定物を伝播する振動波を検知する振動検知センサと、
前記振動子の発振を制御し、前記振動検知センサの検知信号を演算処理して各振動検知センサが検出した振動波を解析する演算処理装置と、を備え、前記第1部材の表面における前記第2部材の端部からの剥がれの長さを損傷長さとして測定する損傷長測定システムであって、
前記振動子と前記振動検知センサは、互いの設置位置を移動させることなく伝播経路の異なる3種類以上の受振結果が得られるように、2以上の振動子または2以上の振動検知センサが、振動伝播方向と直交する方向に並んで配置され、
前記振動子は前記第1部材の表面に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の表面に設置され、
2以上の振動検知センサが、前記第2部材の端部から発生する剥がれの方向と直交する方向に並んで配置され、
前記演算処理装置は、2以上の振動検知センサにより検出した3種類以上の振動波の最大ピークの到達時間をそれぞれ算出し、
算出された3以上の到達時間と、損傷の無い被測定物に対する測定で得られた到達時間と、に基づいて損傷長さを算出し、
算出された3以上の損傷長さの平均値を求め、該平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄し、残りの損傷長さに基づいて出力する損傷長さを決定するようにしたものである。
本発明によれば、伝播経路の異なる3種類以上の振動波形に基づいて損傷長を決定するので、例えば平均値を算出することによって高精度な損傷長測定値を得ることができる。
また、上記のように平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄することで、ピークが明確でない振動波形を計算に含ませないようにすることができ、より高精度に損傷長を測定することができる。
The invention according to claim 1 for solving the above-described problems is
A vibrator for applying ultrasonic vibration to an object to be measured in which a second member is bonded or bonded to the surface of the first member ;
A vibration detection sensor for detecting a vibration wave oscillated from the vibrator and propagating through the object to be measured;
An arithmetic processing unit that controls the oscillation of the vibrator, performs arithmetic processing on a detection signal of the vibration detection sensor, and analyzes a vibration wave detected by each vibration detection sensor, and the first member on the surface of the first member A damage length measurement system that measures the length of peeling from the end of two members as the damage length,
Two or more vibrators or two or more vibration detection sensors are vibrated so that the vibrator and the vibration detection sensor can obtain three or more types of vibration receiving results having different propagation paths without moving the installation positions of the vibrator and the vibration detection sensor. Arranged side by side in the direction orthogonal to the propagation direction,
The vibrator is installed on the surface of the first member, the vibration detection sensor is installed on the surface of the second member,
Two or more vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction of peeling generated from the end of the second member,
The arithmetic processing unit calculates arrival times of maximum peaks of three or more types of vibration waves detected by two or more vibration detection sensors,
The damage length is calculated based on the calculated arrival time of 3 or more and the arrival time obtained by measurement on the object without damage,
An average value of the calculated three or more damage lengths is obtained, a damage length deviating from the average value by a predetermined value or more is discarded, and a damage length to be output is determined based on the remaining damage length. It is a thing.
According to the present invention, the damage length is determined based on three or more types of vibration waveforms with different propagation paths, so that a highly accurate damage length measurement value can be obtained, for example, by calculating an average value.
In addition, by discarding the damage length that deviates from the average value by a predetermined value or more as described above, it is possible to prevent the calculation of vibration waveforms with unclear peaks, and to increase the damage length with higher accuracy. Can be measured.
また、望ましくは、2個の振動子および2個の振動検知センサが、それぞれ振動伝播方向と直交する方向に並んで配置され、
前記演算処理装置は、
前記2個の振動子を順に駆動制御して前記被測定物に超音波振動を加え、前記被測定物を伝播する振動波を前記2個の振動検知センサによりそれぞれ検知して、各振動波に対応する4つの到達時間を算出するようにする。
2個の振動子及び2個の振動検知センサを振動伝播方向と直交する方向に並んで配置することで伝播経路の異なる4種類の振動波形を計測できるので、3個以上の振動子を設けて3回以上に分けて振動子を振動させる場合よりも短時間で測定結果が得られる。また、1個の振動子及び3個の振動検知センサを設ける場合に比べてより高い精度で損傷長を測定することができる。
Preferably, the two vibrators and the two vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the vibration propagation direction,
The arithmetic processing unit includes:
The two vibrators are sequentially driven and controlled to apply ultrasonic vibration to the object to be measured, and vibration waves propagating through the object to be measured are detected by the two vibration detection sensors, respectively. The corresponding four arrival times are calculated.
By arranging two vibrators and two vibration detection sensors side by side in a direction orthogonal to the vibration propagation direction, four types of vibration waveforms with different propagation paths can be measured, so three or more vibrators are provided. Measurement results can be obtained in a shorter time than when the vibrator is vibrated in three or more times. Further, the damage length can be measured with higher accuracy than in the case of providing one vibrator and three vibration detection sensors.
ここで、前記被測定物は、平坦もしくは湾曲した面を有する第1部材と該第1部材の表面に接着または結合された第2部材とを備えてなり、
前記振動子は前記第1部材の所定部位に第2部材の端面と平行に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の端部に沿って設置されているように構成してもよい。
これにより、第1部材からの第2部材の剥がれ長さを高精度に測定することができる。
Here, the object to be measured includes a first member having a flat or curved surface and a second member bonded or bonded to the surface of the first member,
The vibrator may be installed at a predetermined portion of the first member in parallel with the end surface of the second member, and the vibration detection sensor may be installed along the end of the second member.
Thereby, the peeling length of the second member from the first member can be measured with high accuracy.
また、本出願の他の発明は、
第1部材の表面に第2部材が接着または結合されてなる被測定物に超音波振動を加える振動子と、前記振動子から発振され前記被測定物を伝播する振動波を検知する振動検知センサとを有し、2以上の振動子が、振動伝播方向と直交する方向に並んで配置され、
前記振動子の発振を制御し、前記振動検知センサの検知信号を演算処理して各振動検知センサが検出した振動波を解析する演算処理装置を備え、前記第1部材の表面における前記第2部材の端部からの剥がれの長さを損傷長さとして測定する損傷長測定システムにおける損傷長測定方法であって、
前記振動子は前記第1部材の表面に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の表面に設置され、
2以上の振動検知センサが、前記第2部材の端部から発生する剥がれの方向と直交する方向に並んで配置され、
前記演算処理装置は、
損傷の無い被測定物に対して、前記2以上の振動子を順次振動させて前記被測定物に超音波振動を加え、前記被測定物を伝播する振動波を前記振動検知センサにより検知し、前記振動検知センサにより検出した各振動波の最大ピークの到達時間をそれぞれ算出して初期状態の到達時間として記憶手段に記憶し、
損傷の有無を計測したい被測定物に対して、前記2以上の振動子を順次振動させて前記被測定物に超音波振動を加え、
前記被測定物を伝播する振動波を前記振動検知センサにより検知して、前記振動検知センサにより検出した各振動波の最大ピークの到達時間を算出し、
算出された複数の到達時間から前記記憶手段から読み出した初期状態の到達時間を差し引いた時間に基づいて損傷長さを算出し、
算出された複数の損傷長さの平均値を求め、該平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄し、残りの損傷長さに基づいて出力する損傷長さを決定するようにしたものである。
In addition, other inventions of the present application are:
A vibrator for applying ultrasonic vibration to a measurement object formed by bonding or bonding a second member to the surface of the first member, and a vibration detection sensor for detecting a vibration wave oscillated from the vibrator and propagating through the measurement object And two or more vibrators are arranged side by side in a direction orthogonal to the vibration propagation direction,
An arithmetic processing unit that controls oscillation of the vibrator, performs arithmetic processing on a detection signal of the vibration detection sensor, and analyzes a vibration wave detected by each vibration detection sensor ; and the second member on the surface of the first member A damage length measurement method in a damage length measurement system that measures the length of peeling from the end of the substrate as the damage length,
The vibrator is installed on the surface of the first member, the vibration detection sensor is installed on the surface of the second member,
Two or more vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction of peeling generated from the end of the second member,
The arithmetic processing unit includes:
For the object to be measured without damage, the two or more vibrators are sequentially vibrated to apply ultrasonic vibration to the object to be measured, and the vibration wave propagating through the object to be measured is detected by the vibration detection sensor, The arrival time of the maximum peak of each vibration wave detected by the vibration detection sensor is calculated and stored in the storage means as the arrival time of the initial state,
For the object to be measured for the presence or absence of damage, sequentially vibrate the two or more vibrators to apply ultrasonic vibration to the object to be measured.
A vibration wave propagating through the object to be measured is detected by the vibration detection sensor, and the arrival time of the maximum peak of each vibration wave detected by the vibration detection sensor is calculated.
Calculate the damage length based on the time obtained by subtracting the arrival time of the initial state read from the storage means from the calculated arrival times,
An average value of a plurality of calculated damage lengths is obtained, damage lengths deviating from the average value by a predetermined value or more are discarded, and the damage length to be output is determined based on the remaining damage length. Is.
上記のような損傷長測定方法によれば、伝播経路の異なる2以上の振動波形に基づいて損傷長を算出することができるので、例えば平均値を算出することによって高精度に損傷長を測定することができる。また、2以上の振動子を時間的にずらして振動させて、伝播する振動波を振動検知センサにより検出するので、振動検知センサの数が例え1つであっても伝播経路の異なる2以上の振動波形を計測して、高精度に損傷長を測定することができる。
また、上記のように平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄することで、ピークが明確でない振動波形を計算に含ませないようにすることができ、より高精度に損傷長を測定することができる。
According to the damage length measuring method as described above, the damage length can be calculated based on two or more vibration waveforms having different propagation paths. For example, the damage length is measured with high accuracy by calculating an average value. be able to. In addition, since two or more vibrators are vibrated while being shifted in time and a propagating vibration wave is detected by the vibration detection sensor, even if the number of vibration detection sensors is one, for example, two or more different propagation paths By measuring the vibration waveform, the damage length can be measured with high accuracy.
In addition, by discarding the damage length that deviates from the average value by a predetermined value or more as described above, it is possible to prevent the calculation of vibration waveforms with unclear peaks, and to increase the damage length with higher accuracy. Can be measured.
すなわち、本発明によれば、被測定物の損傷長(剥がれの長さ)を、高い信頼性をもって高精度に測定することができるという効果がある。 In other words, according to the present invention, there is an effect that the damage length (peeling length) of the object to be measured can be measured with high reliability and high accuracy.
以下に本発明の一実施形態の損傷長測定システムの構成と測定方法について、図面を参照して説明する。図1(A)は本実施形態の損傷長測定システムの構成を示す説明図、図1(B)は(A)に示されている被測定物の部分を上方から見た平面図である。先ず、損傷長測定システムの構成について説明する。
なお、本実施形態の損傷長測定システムにおける被測定物は、比較的広い面積の平坦もしくは湾曲した板状の第1部材11の表面に、該第1部材11よりも小さな第2部材12が、接着または一体成型等により結合されたものである。
Hereinafter, a configuration and a measurement method of a damage length measurement system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is an explanatory diagram showing the configuration of the damage length measurement system of the present embodiment, and FIG. 1B is a plan view of the part of the object to be measured shown in FIG. First, the configuration of the damage length measurement system will be described.
The object to be measured in the damage length measurement system of the present embodiment has a second member 12 smaller than the first member 11 on the surface of a flat or curved plate-like first member 11 having a relatively large area. They are joined by bonding or integral molding.
本実施形態の損傷長測定システムの例においては、板状の第1部材11の表面に、図1(B)に示すように、2個の振動子21a,21bが、第2部材12の直線をなすエッジEから少し離れた位置に横並びに設置され、接着剤により固定されている。
また、第1部材11の表面に接着または結合された第2部材12には、その端部に2つの振動検知センサ22a,22bがエッジEの方向(図1(B)では上下方向)に沿って同じく横並びに設置され、接着剤により固定されている。振動検知センサ22a,22bは受振素子として機能する。
In the example of the damage length measurement system of the present embodiment, two vibrators 21 a and 21 b are arranged on the surface of the plate-like first member 11 as shown in FIG. Are arranged side by side at a position slightly away from the edge E, and fixed by an adhesive.
Further, the second member 12 bonded or bonded to the surface of the first member 11 has two vibration detection sensors 22a and 22b at the ends thereof along the direction of the edge E (the vertical direction in FIG. 1B). They are also installed side by side and fixed with an adhesive. The vibration detection sensors 22a and 22b function as vibration receiving elements.
振動検知センサ22a,22bは、互いに所定の間隔を有し第2部材12の両側部からはそれぞれ所定の距離だけ内側の位置に設置されている。さらに、振動子21aの中心線と振動検知センサ22aの中心線が一致し、振動子21bの中心線と振動検知センサ22bの中心線が一致するように配置されている。
この実施例では、振動子21a(21b)と振動検知センサ22a(22b)の並びの方向を振動伝播方向、振動検知センサ22aと22bの並びの方向を振動伝播方向に対して直交する方向と称する。なお、第2部材12に設置されている振動検知センサ22a,22bの実質的な検知部Gは、先端すなわち第2部材12のエッジEから数ミリ(例えば1.5mm)の部分である。これにより、センサ部分Sの長さ以上の損傷(剥がれ)を高精度に検出することができる。
The vibration detection sensors 22a and 22b have a predetermined distance from each other and are installed at positions on the inner side by a predetermined distance from both side portions of the second member 12, respectively. Furthermore, the center line of the vibrator 21a and the center line of the vibration detection sensor 22a are aligned, and the center line of the vibrator 21b and the center line of the vibration detection sensor 22b are aligned.
In this embodiment, the direction in which the vibrator 21a (21b) and the vibration detection sensor 22a (22b) are arranged is referred to as a vibration propagation direction, and the direction in which the vibration detection sensors 22a and 22b are arranged is referred to as a direction orthogonal to the vibration propagation direction. . In addition, the substantial detection part G of the vibration detection sensors 22a and 22b installed on the second member 12 is a part of several millimeters (for example, 1.5 mm) from the tip, that is, the edge E of the second member 12. Thereby, the damage (peeling) beyond the length of the sensor portion S can be detected with high accuracy.
振動子21a,21bは被測定物に超音波振動を加えるもので、この実施例ではピエゾ圧電効果で振動を発生する圧電セラミックスの一種であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を振動子として利用したPZTアクチュエータを使用している。また、振動子21a,21bは、A0モードのラム波を生成可能に構成されている。なお、ラム波にはS0モードもあり、S0モードのラム波を使用しても良い。 The vibrators 21a and 21b apply ultrasonic vibration to the object to be measured. In this embodiment, PZT (lead zirconate titanate), which is a kind of piezoelectric ceramic that generates vibration by the piezoelectric effect, is used as the vibrator. A PZT actuator is used. The vibrators 21a and 21b are configured to generate A0 mode Lamb waves. The Lamb wave also has an S0 mode, and an Lamb wave in the S0 mode may be used.
また、本実施形態ではラム波を使用しているが、ラム波に限定されず、SH波を使用することも考えられる。また、振動子21a,21bはPZTアクチュエータに限定されるものでなく、他の圧電素子であってもよい。
一方、振動検知センサ22a,22bには、FBG(ファイバ・ブラッグ・グレーティング)光ファイバセンサを使用している。なお、FBGセンサは、素線状のものでもテープ状のもので良い。図1にはテープ状のFBGセンサを使用した場合の例が示されている。
Moreover, although the Lamb wave is used in this embodiment, it is not limited to the Lamb wave, and it is also possible to use an SH wave. The vibrators 21a and 21b are not limited to PZT actuators, and may be other piezoelectric elements.
On the other hand, FBG (fiber Bragg grating) optical fiber sensors are used for the vibration detection sensors 22a and 22b. The FBG sensor may be a wire or tape. FIG. 1 shows an example in which a tape-like FBG sensor is used.
本実施形態の損傷長測定システムは、パルス生成回路23a,23bと、該パルス生成回路23a,23bにより生成されたパルス信号を増幅して振動子21a,21bに所定周波数のトーンバースト波電圧を印加して振動させる増幅器24a,24bを備える。パルス生成回路23a,23bは、上記振動子21a,21bにより発生させたい振動の周波数に対応した周波数のパルスを発生するように構成される。
また、損傷長測定システムは、振動検知センサ22a,22bであるFBGセンサに、所定の波長のレーザ光を入射する光源25a,25bと、光ファイバの先端から戻ってくる反射光を分離するサーキュレータ26a,26bを備える。
The damage length measurement system of this embodiment amplifies the pulse generation circuits 23a and 23b and the pulse signals generated by the pulse generation circuits 23a and 23b, and applies a tone burst wave voltage of a predetermined frequency to the vibrators 21a and 21b. Are provided with amplifiers 24a and 24b for vibrating. The pulse generation circuits 23a and 23b are configured to generate pulses having a frequency corresponding to the frequency of the vibration desired to be generated by the vibrators 21a and 21b.
In addition, the damage length measurement system includes light sources 25a and 25b that enter laser light of a predetermined wavelength into FBG sensors that are vibration detection sensors 22a and 22b, and a circulator 26a that separates reflected light returning from the tip of the optical fiber. , 26b.
さらに、損傷長測定システムは、サーキュレータ26a,26bにより分離された反射光を電気信号に変換する受光素子27a,27bと、受振波形を解析する波形解析装置28を備える。また、上記パルス生成回路23a,23bおよび光源25a,25bを駆動制御するとともに、波形解析装置28からの解析結果を示す信号を受けて、損傷長さ(剥がれの長さ)を計算して、表示器30へ表示させる演算制御装置29を備える。表示器30は、CRTや液晶ディスプレイなどからなる。測定値を表示器30へ出力する代わりに、プリンタへ出力してもよい。 Furthermore, the damage length measurement system includes light receiving elements 27a and 27b that convert the reflected light separated by the circulators 26a and 26b into electric signals, and a waveform analysis device 28 that analyzes the received waveform. The pulse generation circuits 23a and 23b and the light sources 25a and 25b are driven and controlled, and a signal indicating the analysis result from the waveform analyzer 28 is received to calculate the damage length (peeling length) and display it. An arithmetic and control unit 29 for displaying on the device 30 is provided. The display 30 is composed of a CRT or a liquid crystal display. Instead of outputting the measured value to the display device 30, it may be output to a printer.
波形解析装置28は、受振素子(22a,22b)により受振したラム波の検出信号をウェーブレット変換して、ウェーブレット係数が最大となる箇所を受振波のピーク、すなわちラム波到達時間として計測する。変換方式は、ウェーブレット変換に限定されず、他の変換方式(例えばヒルベルト変換等)であってもよい。演算制御装置29は、この計測結果(ラム波到達時間)と、振動子およびセンサの取り付け位置、ラム波群速度に基づいて損傷長さを算出する。また、演算制御装置29は、複数の振動検知センサ22a,22bによる複数の計測結果(ラム波到達時間)のそれぞれについて算出された損傷長さ(測定値)の中から多数決処理で損傷長さを決定して、その損傷長さを表示器30へ表示させる。 The waveform analyzer 28 performs wavelet transform on the detection signal of the Lamb wave received by the receiving elements (22a, 22b), and measures the place where the wavelet coefficient is maximum as the peak of the received wave, that is, the Lamb wave arrival time. The conversion method is not limited to the wavelet transform, and may be another conversion method (for example, Hilbert transform). The arithmetic and control unit 29 calculates the damage length based on the measurement result (Lamb wave arrival time), the attachment positions of the vibrator and sensor, and the Lamb wave group velocity. In addition, the arithmetic and control unit 29 determines the damage length by majority processing from the damage lengths (measured values) calculated for each of the plurality of measurement results (ram wave arrival times) by the plurality of vibration detection sensors 22a and 22b. The damage length is determined and displayed on the display 30.
なお、波形解析装置28と演算制御装置29は、CPUと該CPUが実行するプログラムや計算式等を格納したROMや作業領域を提供するRAMなどにより構成することできる。図1では、波形解析装置28と演算制御装置29を別々の装置としているが、1つの装置で構成することも可能である。本明細書においては、波形解析装置28と演算制御装置29を合わせたものを、演算処理装置と称する。演算処理装置は1つのコンピュータもしくはワークステーションで構成することができる。 The waveform analysis device 28 and the arithmetic control device 29 can be constituted by a CPU, a ROM that stores programs executed by the CPU, a calculation formula, and the like, a RAM that provides a work area, and the like. In FIG. 1, the waveform analysis device 28 and the arithmetic control device 29 are separate devices, but may be configured as a single device. In this specification, a combination of the waveform analysis device 28 and the calculation control device 29 is referred to as a calculation processing device. The arithmetic processing unit can be composed of one computer or workstation.
パルス生成回路23a,23bにより発生する駆動パルスの周波数は任意であるが、例えば、50kHz〜150kHzとすることが考えられる。振動子21a,21bに印加する電圧は、例えば3周期分のサイン波にハミング窓関数を掛けたような信号とする。ここで、サイン波にハミング窓を掛けた信号とは、3つのピークを有するサイン波形のうち中央の山の高さが前後の2つの山の高さよりも高いような波形信号を意味する。このような波形は、パルス生成回路23a,23bから出力する駆動パルスのパルス幅を変化させて得るようにしてもよいし、増幅器24a,24bのゲインを制御することで得るようにしてもよい。なお、第1部材11に印加する振動波形は、3周期に限定されるものでなく、1周期でも、2周期でも4周期以上であってもよい。 The frequency of the drive pulse generated by the pulse generation circuits 23a and 23b is arbitrary, but it can be set to 50 kHz to 150 kHz, for example. The voltage applied to the vibrators 21a and 21b is, for example, a signal obtained by multiplying a sine wave for three periods by a Hamming window function. Here, the signal obtained by multiplying the sine wave by the Hamming window means a waveform signal in which the height of the central mountain is higher than the heights of the two peaks before and after the sine waveform having three peaks. Such a waveform may be obtained by changing the pulse width of the drive pulse output from the pulse generation circuits 23a and 23b, or may be obtained by controlling the gains of the amplifiers 24a and 24b. The vibration waveform applied to the first member 11 is not limited to three cycles, and may be one cycle, two cycles, or four cycles or more.
次に、上記損傷長測定システムにおける損傷長測定方法の手順について、図2のフローチャートを用いて説明する。
本実施形態の損傷長測定方法は、図2(A)の初期状態測定と図2(B)の実測定処理とからなり、まず、ステップS1〜S5からなる初期状態測定を実行する。初期状態測定は、損傷(剥がれ)の無い健全構造物に対して測定を行い、この健全構造物を伝播する振動波の最大ピークの到達時間を初期状態測定値として記録する処理である。健全構造物は、第1部材11の表面に第2部材12が接着または結合された上述した被測定物と同じ構造で、損傷のない状態のものである。
Next, the procedure of the damage length measurement method in the damage length measurement system will be described with reference to the flowchart of FIG.
The damage length measurement method according to the present embodiment includes the initial state measurement of FIG. 2A and the actual measurement process of FIG. 2B. First, the initial state measurement including steps S1 to S5 is executed. The initial state measurement is a process of measuring a sound structure having no damage (peeling) and recording the arrival time of the maximum peak of the vibration wave propagating through the sound structure as an initial state measurement value. The healthy structure has the same structure as the above-described object to be measured in which the second member 12 is bonded or bonded to the surface of the first member 11 and has no damage.
図2(A)の初期状態測定においては、まず演算制御装置29が、パルス生成回路23a(または23b)を駆動制御して振動子21a(または21b)により3周期分のトーンバースト波振動を発生させる。これとともに、光源25a,25bを発光させてレーザ光を振動検知センサ22a,22bのFBG光ファイバへ入射する(ステップS1)。
そして、各振動検知センサ22a,22bが受振した振動により生じた圧力変化に応じて変化した反射光を受光素子27a,27bにより電気信号に変換して解析装置28へ供給して波形解析を行う(処理ステップS2)。
In the initial state measurement of FIG. 2A, first, the arithmetic and control unit 29 drives and controls the pulse generation circuit 23a (or 23b) to generate tone burst wave vibrations for three cycles by the vibrator 21a (or 21b). Let At the same time, the light sources 25a and 25b are caused to emit light and the laser light is incident on the FBG optical fibers of the vibration detection sensors 22a and 22b (step S1).
Then, the reflected light changed according to the pressure change caused by the vibration received by each vibration detection sensor 22a, 22b is converted into an electrical signal by the light receiving elements 27a, 27b and supplied to the analysis device 28 for waveform analysis ( Processing step S2).
具体的には、ステップS2において、振動検知センサ22a,22bが振動子からの振動を受振すると振動に伴うひずみ変化に応じて反射光の特性(波長)が変化するので、受光素子27a,27bの出力電圧も変化する。この受光素子27a,27bの出力電圧値の変化を解析装置28が波形データとして数値化する。これを可視化すれば、図3や図4に示すような波形となる。 Specifically, when the vibration detection sensors 22a and 22b receive vibrations from the vibrators in step S2, the characteristics (wavelengths) of the reflected light change according to the strain changes accompanying the vibrations, so that the light receiving elements 27a and 27b The output voltage also changes. The change in the output voltage value of the light receiving elements 27a and 27b is digitized as waveform data by the analyzing device 28. If this is visualized, a waveform as shown in FIG. 3 or 4 is obtained.
次に、演算制御装置29が、各受振波形における最大ピークを計算により求める(ステップS3)。その計算方法は特に限定されないが、例えば、受振波形データにウェーブレット変換等を行うことにより最大ピークを求めることができる。
続いて、演算制御装置29は、計測開始時点から受振波の最大ピークを検出した時間を、ラム波到達時間として決定し、内部メモリ等に記録保存する(ステップS4)。
Next, the arithmetic and control unit 29 obtains the maximum peak in each received waveform by calculation (step S3). The calculation method is not particularly limited. For example, the maximum peak can be obtained by performing wavelet transform or the like on the received waveform data.
Subsequently, the arithmetic and control unit 29 determines the time when the maximum peak of the received wave is detected from the measurement start time as the Lamb wave arrival time, and records and saves it in the internal memory or the like (step S4).
その後、すべての振動子の駆動が終了したか否か判定する(ステップS5)。ここで、すべての振動子の駆動が終了していない(ステップS5;No)と判定すると、ステップS1へ戻って他の振動子21b(または21a)を駆動して3周期分のサイン波振動を発生させる。そして、振動検知センサ22a,22bにより受振した波形を解析して、受振波の最大ピークを検出した時間をラム波到達時間として決定し、内部メモリ等に記録保存する。従って、この実施形態の損傷長測定システムにおいては、上記のようにして計測、決定された4つのラム波到達時間値が初期状態測定値として記憶される。
以上により初期状態測定が終了する。
Thereafter, it is determined whether or not driving of all the vibrators has been completed (step S5). Here, if it is determined that driving of all the vibrators has not been completed (step S5; No), the process returns to step S1 to drive the other vibrator 21b (or 21a) to generate sine wave vibration for three cycles. generate. Then, the waveforms received by the vibration detection sensors 22a and 22b are analyzed, the time when the maximum peak of the received waves is detected is determined as the Lamb wave arrival time, and is recorded and stored in an internal memory or the like. Therefore, in the damage length measurement system of this embodiment, the four Lamb wave arrival time values measured and determined as described above are stored as initial state measurement values.
The initial state measurement is thus completed.
次に、図2(B)のステップS6〜S12からなる実測定処理について説明する。
実測定処理では、本実施形態の損傷長測定システムによって、上述のようにして初期状態測定値が測定記録された健全構造物と同じ構造を有し損傷が不明な被測定物の損傷を測定する。
まず、この同一構造物である被測定物に対して、振動子21a,21b及び振動検知センサ22a,22bを上記初期状態測定時と同じ位置に設置し、ステップS6〜S10の処理を行う。
Next, actual measurement processing including steps S6 to S12 in FIG.
In the actual measurement process, the damage length measurement system of the present embodiment measures the damage of the object to be measured that has the same structure as the sound structure whose initial state measurement value is recorded as described above and whose damage is unknown. .
First, the vibrators 21a and 21b and the vibration detection sensors 22a and 22b are installed at the same positions as those in the initial state measurement, and the processes of steps S6 to S10 are performed on the measurement object having the same structure.
図2(B)のステップS6〜S10の処理は、図2(A)の初期状態測定のステップS1〜S5の処理と同じあり、上記と同様にして4つのラム波到達時間値が実測値として記憶される。なお、詳しい手順の説明は省略するが、被測定物が損傷(剥がれ)を有する場合には、ステップS9でメモリに記憶された到達時間は、損傷長さに対応することとなる。
図3(A)〜(C)および図4には、損傷のある被測定物を測定した場合の受振波形の例が示されている。各図には、それぞれ4つのセンサの受振波形が重ねて表示されている。図3(A)〜(C)において、それぞれ波形のピークの位置が、50μs,100μs,150μsとずれているのは、損傷の長さが異なるためである。損傷の長さが異なると、図7に破線Rで示すように、ラム波が損傷部分Dを回り込むことによってセンサへの到達時間も異なることとなる。その結果、損傷の長さに応じて図3(A)〜(C)や図4のような波形が計測される。
The processing in steps S6 to S10 in FIG. 2B is the same as the processing in steps S1 to S5 in the initial state measurement in FIG. 2A, and the four Lamb wave arrival time values are measured values as described above. Remembered. Although detailed description of the procedure is omitted, when the object to be measured has damage (peeling), the arrival time stored in the memory in step S9 corresponds to the damage length.
3A to 3C and FIG. 4 show examples of a received waveform when a damaged object to be measured is measured. In each figure, the received waveforms of four sensors are superimposed and displayed. In FIGS. 3A to 3C, the waveform peak positions are shifted from 50 μs, 100 μs, and 150 μs, respectively, because the damage lengths are different. When the length of damage is different, the arrival time to the sensor is also different due to the Lamb wave wrapping around the damaged portion D as indicated by a broken line R in FIG. As a result, waveforms as shown in FIGS. 3A to 3C and FIG. 4 are measured according to the length of damage.
4つのラム波到達時間値がメモリに記憶されると、ステップS11へ進む。ステップS11では、演算制御装置29が、ステップS9でメモリに記憶された到達時間から初期状態測定によってメモリに記憶された到達時間を差し引いた値と、振動子とセンサとの距離と、ラム波群速度とに基づいて損傷長さを算出する。
なお、例えばセンサ22aが、振動子21aからのラム波を受振した場合と、振動子21bからのラム波を受振した場合とでは、センサまでの伝播距離が異なるので、同じ計算式を使用すると損傷長さの計測値が若干ずれることになる。ただし、そのずれは予測できるので、ステップS11の算出では、振動子21bからのラム波を受振した場合には、ずれを補正する補正項を有する計算式を用いて算出するようにしてもよい。
When the four Lamb wave arrival time values are stored in the memory, the process proceeds to step S11. In step S11, the arithmetic and control unit 29 subtracts the arrival time stored in the memory by the initial state measurement from the arrival time stored in the memory in step S9, the distance between the transducer and the sensor, and the Lamb wave group. The damage length is calculated based on the speed.
For example, when the sensor 22a receives a Lamb wave from the vibrator 21a and when a Lamb wave is received from the vibrator 21b, the propagation distance to the sensor is different. The measurement value of the length is slightly shifted. However, since the deviation can be predicted, in the calculation in step S11, when a Lamb wave is received from the vibrator 21b, it may be calculated using a calculation formula having a correction term for correcting the deviation.
次に、演算制御装置29が、ステップS11で算出された4つの損傷長さを比較して、多数決で損傷長さを決定する(処理ステップS12)。具体的には、算出された4つの損傷長さの平均値を求め、該平均値から例えば±10mm以上ずれている値は破棄し、残りの3つ値の平均値、あるいは3つ値の真ん中の値を、損傷長さの実測値として決定する。本明細書では、これを多数決処理と称する。
その後、この多数決処理で決定された損傷長さを実測値として表示器30等へ出力して終了する(ステップS13)。ここで、上記±10mmの判定値は、これに限定されるものでなく、測定対象物のサイズや材質、振動子とセンサとの距離等、諸々の条件を考慮して任意に設定できる値であり、結果的に高い測定精度が得られるように実験的に決定してやればよい。
Next, the arithmetic and control unit 29 compares the four damage lengths calculated in step S11 and determines the damage length by majority vote (processing step S12). Specifically, an average value of the calculated four damage lengths is obtained, and a value that deviates from the average value by, for example, ± 10 mm or more is discarded, and the average value of the remaining three values or the middle of the three values is discarded. Is determined as an actual measurement of damage length. In the present specification, this is referred to as majority processing.
Thereafter, the damage length determined in the majority process is output as an actual measurement value to the display 30 or the like, and the process ends (step S13). Here, the determination value of ± 10 mm is not limited to this, and is a value that can be arbitrarily set in consideration of various conditions such as the size and material of the measurement object and the distance between the vibrator and the sensor. Yes, it may be determined experimentally so that high measurement accuracy can be obtained as a result.
平均値から±10mm以上ずれている測定値が出るのは、図3(C)のように振幅が全体的に小さかったり、図4のように4つの波形の中に最大ピークの位置が判別しにくい波形が含まれていたりする場合である。 本発明は、上記のような異常な波形の測定値は、誤検出として破棄して残りの波形から測定値を決定することで、従来の測定システムでは測定不能もしくは誤検出となるのを回避すること特徴としている。 A measured value that deviates by ± 10 mm or more from the average value appears because the amplitude is generally small as shown in FIG. 3C, or the position of the maximum peak is determined among the four waveforms as shown in FIG. This is the case when difficult waveforms are included. The present invention avoids the measurement value of the abnormal waveform as described above being discarded as erroneous detection and the measurement value is determined from the remaining waveform, thereby making it impossible to measure or erroneously detect in the conventional measurement system. It has a feature.
次に、本実施形態の損傷長測定システム、測定方法による測定の検証結果について説明する。
本発明の損傷長測定方法の有効性を検証するため、本発明者は、被測定物として、CFPR(炭素繊維強化プラスチック)からなる板状の第1部材に、CFPRからなる短冊状の第2部材を接着剤により接着した物を準備し、測定対象とした。また、第1部材の表面にPZTアクチュエータ、第2部材の表面にFBGセンサを接着剤でそれぞれ貼着した。なお、本検証では、テープ状のFBGセンサを用い、センサの表面にシーラント施工を施した。
Next, a verification result of measurement by the damage length measurement system and measurement method of the present embodiment will be described.
In order to verify the effectiveness of the damage length measurement method of the present invention, the present inventor used a strip-shaped second member made of CFPR as a measured object on a plate-like first member made of CFPR (carbon fiber reinforced plastic). The thing which adhered the member with the adhesive agent was prepared and it was set as the measuring object. In addition, a PZT actuator was attached to the surface of the first member, and an FBG sensor was attached to the surface of the second member with an adhesive. In this verification, a tape-shaped FBG sensor was used and sealant was applied to the sensor surface.
第2部材の横幅は2.5cmとし、FBGセンサの位置は、第2部材の直線エッジEから5mmの部分とした。2個の振動検知センサを第2部材の両側部からそれぞれ所定の距離(2.5mm)だけ内側に、センサの中心線が位置するように設置し、2個の振動子を第2部材の直線エッジEから約2.3cm離れた位置に、中心同士を2cm離して横並びに設置した。 The lateral width of the second member was 2.5 cm, and the position of the FBG sensor was a portion 5 mm from the straight edge E of the second member. Two vibration detection sensors are installed so that the center line of the sensor is positioned at a predetermined distance (2.5 mm) from both sides of the second member, and the two vibrators are straight lines of the second member. At the position about 2.3 cm away from the edge E, the centers were placed side by side with a distance of 2 cm.
また、振動子(21a,21b)にはPZTアクチュエータを使用し、該振動子により発生させる波は、100kHzの周波数で3周期分のサイン波にハミング窓を掛けたA0モードのラム波とした。 Further, PZT actuators were used for the vibrators (21a, 21b), and the waves generated by the vibrators were A0 mode Lamb waves obtained by multiplying a sine wave of three periods at a frequency of 100 kHz by a Hamming window.
上記条件の下、29体の供試体(被測定物)について230通りの損傷長さで、上記実施形態の損傷長測定システムによる測定を行い、1供試体当り4個、計920個の損傷長さ測定値を得た。供試体の損傷は、接着剤層(13)にエッジEからクラックを入れて形成した。また、飛行機の構造検査では一般的であるA−scanと呼ばれる非破壊検査(NDI)によって、上記230通りの供試体(被測定物)について損傷長さを行い230個の測定値を得た。そして、2つの測定方法により得られた結果を比較検証してみた。なお、A−scan検査によって得られた測定値は、誤測定がなく100%信頼できるデータである。 Under the above conditions, 29 specimens (objects to be measured) were measured with 230 damage lengths using the damage length measurement system of the above embodiment, and 4 damages per specimen, totaling 920 damage lengths. A measured value was obtained. The specimen was damaged by cracking from the edge E in the adhesive layer (13). In addition, 230 non-destructive inspections (NDI) called A-scan, which is common in the structural inspection of airplanes, performed 230 damages on the 230 specimens (objects to be measured) to obtain 230 measured values. Then, the results obtained by the two measurement methods were compared and verified. The measurement value obtained by the A-scan test is data that is 100% reliable with no erroneous measurement.
図5(A)は上記実施形態の損傷長測定システムにより測定された920個すべての損傷長さの値を、A−scan検査によって得られた測定値(NDI実測値)との関係でプロットしたものである。また、図5(B)は上記実施形態の損傷長測定システムにより測定された920個の中から前記多数決により破棄された損傷長さの値を除いた、残りの損傷長さの値を、A−scan検査によって得られた測定値との関係でプロットしたものである。
上記検証試験では、920個中に24個(2.6%)の破棄データがあった。この24個の破棄データはすべて異なる条件のもので、1つの条件で2個の破棄データが生じたものはなかった。図5(A)において、縦軸をy、横軸をxとしたときのy=xの線上から大きくはずれているものが、上記検証試験で破棄された損傷長さの測定値に相当する。
FIG. 5A plots all 920 damage length values measured by the damage length measurement system of the above embodiment in relation to the measurement values (NDI actual measurement values) obtained by the A-scan inspection. Is. FIG. 5B shows the remaining damage length values obtained by removing the damage length values discarded by the majority vote from 920 measured by the damage length measurement system of the above embodiment. -Plotted in relation to measured values obtained by scan test.
In the verification test, there were 24 (2.6%) discarded data in 920. The 24 discarded data were all under different conditions, and no discarded data was generated under one condition. In FIG. 5A, the value greatly deviating from the line y = x where y is the vertical axis and x is the horizontal axis corresponds to the measurement value of the damage length discarded in the verification test.
図5(B)には、y=xの線から±10mmの範囲の上限と下限とを示す線L+,L−も示してある。図5(B)を参照すると、上記実施形態の損傷長測定方法を適用して、4つの損傷長さの平均値を求め、該平均値から±10mm以上ずれている値を破棄すると、残りの測定値はすべて±10mmの範囲に入ることが分かる。 FIG. 5B also shows lines L + and L− indicating the upper and lower limits of the range of ± 10 mm from the line y = x. Referring to FIG. 5B, the damage length measurement method of the above embodiment is applied to obtain an average value of four damage lengths, and when a value deviating by ± 10 mm or more from the average value is discarded, the remaining values are discarded. It can be seen that all measured values fall within the range of ± 10 mm.
また、上述したように、上記検証試験による230個の通りの条件の測定では、同時に2つ以上の計測結果(ラム波到達時間)が、誤検知(破棄された値)となるケースがないことも確認された。
以上の結果より、実施形態の損傷長測定システムは十分な信頼性を持ち、高い精度で安定的に損傷を検知することができると言える。
In addition, as described above, in the measurement of 230 conditions by the verification test, there is no case where two or more measurement results (lamb wave arrival time) are erroneously detected (discarded values) at the same time. Was also confirmed.
From the above results, it can be said that the damage length measurement system of the embodiment has sufficient reliability and can stably detect damage with high accuracy.
なお、上記の実施形態においては、振動子と振動検知センサが各々2つである場合について述べたが、図6(A)に示すように3:1の関係や、図6(B)に示すように1:3の関係、あるいは3:2や2:3、3:3の関係になるように設けてもよい。要するに、振動子と振動検知センサの位置関係をいじらずに、伝播経路の異なる3種類以上の測定値が得られる構成であればよい。 In the above-described embodiment, the case where there are two vibrators and two vibration detection sensors has been described. However, as shown in FIG. 6A, a 3: 1 relationship is shown, as shown in FIG. Thus, it may be provided so as to have a 1: 3 relationship, or a 3: 2 or 2: 3, 3: 3 relationship. In short, any configuration that can obtain three or more types of measurement values with different propagation paths without changing the positional relationship between the vibrator and the vibration detection sensor is acceptable.
また、上記実施形態においては、1つの被測定物に対して4つの測定値を得て平均値をとり、平均値から±10mm以上ずれている値を破棄するとしたが、4つの測定値同士の差分をとって、その差分から誤検知と思われるものを特定し、破棄するようにしてもよい。さらに、損傷長さを算出して損傷長さの平均値から所定以上はずれているものを破棄するとしたが、損傷長さを算出する前の到達時間に基づいて平均値から所定以上はずれているものを破棄するようにしてもよい。
また、以上の実施形態においては、損傷を接着部あるいは結合部の剥離としたが、被測定物の亀裂等の損傷についても上記と同様にして測定可能である。その場合、被測定物は1枚の部材であってもよい。
In the above-described embodiment, four measurement values are obtained for one object to be measured, and an average value is obtained. A value that deviates by ± 10 mm or more from the average value is discarded. It is also possible to take the difference, identify what seems to be a false detection from the difference, and discard it. In addition, the damage length is calculated and discarded if it exceeds a predetermined value from the average value of the damage length, but it is deviated from the average value based on the arrival time before calculating the damage length. May be discarded.
Further, in the above embodiment, the damage is assumed to be peeling of the bonded portion or the bonded portion, but damage such as a crack of the object to be measured can be measured in the same manner as described above. In that case, the object to be measured may be a single member.
11 第1部材(被測定物を構成する母材となる部材)
12 第2部材(母材に接着される部材)
21a,21b 振動子
22a,22b 振動検知センサ(FBGセンサ)
11 1st member (member used as the base material which comprises a to-be-measured object)
12 Second member (member bonded to base material)
21a, 21b Vibrators 22a, 22b Vibration detection sensor (FBG sensor)
Claims (4)
前記振動子から発振され前記被測定物を伝播する振動波を検知する振動検知センサと、
前記振動子の発振を制御し、前記振動検知センサの検知信号を演算処理して各振動検知センサが検出した振動波を解析する演算処理装置と、を備え、前記第1部材の表面における前記第2部材の端部からの剥がれの長さを損傷長さとして測定する損傷長測定システムであって、
前記振動子と前記振動検知センサは、互いの設置位置を移動させることなく伝播経路の異なる3種類以上の受振結果が得られるように、2以上の振動子または2以上の振動検知センサが、振動伝播方向と直交する方向に並んで配置され、
前記振動子は前記第1部材の表面に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の表面に設置され、
2以上の振動検知センサが、前記第2部材の端部から発生する剥がれの方向と直交する方向に並んで配置され、
前記演算処理装置は、2以上の振動検知センサにより検出した3種類以上の振動波の最大ピークの到達時間をそれぞれ算出し、
算出された3以上の到達時間と、損傷の無い被測定物に対する測定で得られた到達時間と、に基づいて損傷長さを算出し、
算出された3以上の損傷長さの平均値を求め、該平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄し、残りの損傷長さに基づいて出力する損傷長さを決定することを特徴とする損傷長測定システム。 A vibrator for applying ultrasonic vibration to an object to be measured in which a second member is bonded or bonded to the surface of the first member ;
A vibration detection sensor for detecting a vibration wave oscillated from the vibrator and propagating through the object to be measured;
An arithmetic processing unit that controls the oscillation of the vibrator, performs arithmetic processing on a detection signal of the vibration detection sensor, and analyzes a vibration wave detected by each vibration detection sensor, and the first member on the surface of the first member A damage length measurement system that measures the length of peeling from the end of two members as the damage length,
Two or more vibrators or two or more vibration detection sensors are vibrated so that the vibrator and the vibration detection sensor can obtain three or more types of vibration receiving results having different propagation paths without moving the installation positions of the vibrator and the vibration detection sensor. Arranged side by side in the direction orthogonal to the propagation direction,
The vibrator is installed on the surface of the first member, the vibration detection sensor is installed on the surface of the second member,
Two or more vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction of peeling generated from the end of the second member,
The arithmetic processing unit calculates arrival times of maximum peaks of three or more types of vibration waves detected by two or more vibration detection sensors,
The damage length is calculated based on the calculated arrival time of 3 or more and the arrival time obtained by measurement on the object without damage,
The average value of the calculated three or more damage lengths is obtained, the damage length deviating from the average value by a predetermined value or more is discarded, and the damage length to be output is determined based on the remaining damage length. Characterized damage length measurement system.
前記演算処理装置は、
前記2個の振動子を順に駆動制御して前記被測定物に超音波振動を加え、前記被測定物を伝播する振動波を前記2個の振動検知センサによりそれぞれ検知して、各振動波に対応する4つの到達時間を算出することを特徴とする請求項1に記載の損傷長測定システム。 Two vibrators and two vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the vibration propagation direction,
The arithmetic processing unit includes:
The two vibrators are sequentially driven and controlled to apply ultrasonic vibration to the object to be measured, and vibration waves propagating through the object to be measured are detected by the two vibration detection sensors, respectively. 4. The damage length measurement system according to claim 1 , wherein four corresponding arrival times are calculated.
前記振動子は前記第1部材の所定部位に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の端部に沿って設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の損傷長測定システム。 The object to be measured includes a first member having a flat or curved surface and a second member bonded or bonded to the surface of the first member,
The damage length measurement according to claim 1, wherein the vibrator is installed at a predetermined portion of the first member, and the vibration detection sensor is installed along an end portion of the second member. system.
前記振動子の発振を制御し、前記振動検知センサの検知信号を演算処理して各振動検知センサが検出した振動波を解析する演算処理装置を備え、前記第1部材の表面における前記第2部材の端部からの剥がれの長さを損傷長さとして測定する損傷長測定システムにおける損傷長測定方法であって、
前記振動子は前記第1部材の表面に設置され、前記振動検知センサは前記第2部材の表面に設置され、
2以上の振動検知センサが、前記第2部材の端部から発生する剥がれの方向と直交する方向に並んで配置され、
前記演算処理装置は、
損傷の無い被測定物に対して、前記2以上の振動子を順次振動させて前記被測定物に超音波振動を加え、前記被測定物を伝播する振動波を前記振動検知センサにより検知し、前記振動検知センサにより検出した各振動波の最大ピークの到達時間をそれぞれ算出して初期状態の到達時間として記憶手段に記憶し、
損傷の有無を計測したい被測定物に対して、前記2以上の振動子を順次振動させて前記被測定物に超音波振動を加え、
前記被測定物を伝播する振動波を前記振動検知センサにより検知して、前記振動検知センサにより検出した各振動波の最大ピークの到達時間を算出し、
算出された複数の到達時間から前記記憶手段から読み出した初期状態の到達時間を差し引いた時間に基づいて損傷長さを算出し、
算出された複数の損傷長さの平均値を求め、該平均値から所定値以上ずれている損傷長さを破棄し、残りの損傷長さに基づいて出力する損傷長さを決定することを特徴とする損傷長測定方法。 A vibrator for applying ultrasonic vibration to a measurement object formed by bonding or bonding a second member to the surface of the first member, and a vibration detection sensor for detecting a vibration wave oscillated from the vibrator and propagating through the measurement object And two or more vibrators are arranged side by side in a direction orthogonal to the vibration propagation direction,
An arithmetic processing unit that controls oscillation of the vibrator, performs arithmetic processing on a detection signal of the vibration detection sensor, and analyzes a vibration wave detected by each vibration detection sensor ; and the second member on the surface of the first member A damage length measurement method in a damage length measurement system that measures the length of peeling from the end of the substrate as the damage length,
The vibrator is installed on the surface of the first member, the vibration detection sensor is installed on the surface of the second member,
Two or more vibration detection sensors are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction of peeling generated from the end of the second member,
The arithmetic processing unit includes:
For the object to be measured without damage, the two or more vibrators are sequentially vibrated to apply ultrasonic vibration to the object to be measured, and the vibration wave propagating through the object to be measured is detected by the vibration detection sensor, The arrival time of the maximum peak of each vibration wave detected by the vibration detection sensor is calculated and stored in the storage means as the arrival time of the initial state,
For the object to be measured for the presence or absence of damage, sequentially vibrate the two or more vibrators to apply ultrasonic vibration to the object to be measured.
A vibration wave propagating through the object to be measured is detected by the vibration detection sensor, and the arrival time of the maximum peak of each vibration wave detected by the vibration detection sensor is calculated.
Calculate the damage length based on the time obtained by subtracting the arrival time of the initial state read from the storage means from the calculated arrival times,
An average value of a plurality of calculated damage lengths is obtained, a damage length deviating from the average value by a predetermined value or more is discarded, and a damage length to be output is determined based on the remaining damage length. Damage length measurement method.
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