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JPH0812180B2 - Acoustic emission sensor - Google Patents
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JPH0812180B2 - Acoustic emission sensor - Google Patents

Acoustic emission sensor

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Publication number
JPH0812180B2
JPH0812180B2 JP12147190A JP12147190A JPH0812180B2 JP H0812180 B2 JPH0812180 B2 JP H0812180B2 JP 12147190 A JP12147190 A JP 12147190A JP 12147190 A JP12147190 A JP 12147190A JP H0812180 B2 JPH0812180 B2 JP H0812180B2
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JP
Japan
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synthetic resin
wave
sensor
piezoelectric element
acoustic emission
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輝雄 岸
光晴 志波
佳信 尾原
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Sekisui Kasei Co Ltd
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Sekisui Kasei Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アコースティック・エミッション(Acoust
ic Emission)を検出するアコースティック・エミッシ
ョンセンサーに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is directed to acoustic emission (Acoust).
ic emission) for an acoustic emission sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

固体が破壊または塑性変形するとき、それまで内部歪
みとして蓄えられていたエネルギーを弾性波(音波及び
超音波)として放出するが、この現象をアコースティッ
ク・エミッション(以下、AEと略す)と呼んでおり、上
記弾性波をAE波と呼んでいる。そして、このAE波を材料
に荷重をかけながら観測することにより、その材料にお
ける傷の発生または破壊の発生の前兆を補足する方法、
いわゆるAE法は、「鉄鋼便覧」第3版、第IV巻第468頁
に記載されているように、材料の疲労試験や材料研究に
応用されている。
When a solid is destroyed or plastically deformed, the energy stored as internal strain is released as elastic waves (sound waves and ultrasonic waves). This phenomenon is called acoustic emission (hereinafter abbreviated as AE). , The elastic wave is called AE wave. Then, by observing this AE wave while applying a load to the material, a method of supplementing the precursor of the occurrence of damage or destruction of the material,
The so-called AE method has been applied to material fatigue tests and material research, as described in Iron and Steel Handbook, 3rd edition, Vol. IV, page 468.

AE波の検出を行うAEセンサーには、超音波受信素子と
しての圧電素子が通常使用されているが、特開昭51−20
890号公報に開示されているように、圧電素子と被検体
との接触部を電気的絶縁材料で構成し、かつ、圧電素子
を2段重ねにすることにより、電気的ノイズに強く、し
かも各圧電素子で検出されるAE信号の間に位相差を生じ
にくくした平衡型AEセンサーが提案されている。
A piezoelectric element as an ultrasonic receiving element is usually used in an AE sensor for detecting AE waves.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 890, the contact portion between the piezoelectric element and the subject is made of an electrically insulating material, and the piezoelectric elements are stacked in two stages. A balanced AE sensor has been proposed in which a phase difference is less likely to occur between AE signals detected by a piezoelectric element.

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、超音波が物体中を伝播するとき、縦波の方
が横波よりも速く伝播する。このため、AE波中の縦波だ
けを検出すれば、AE発生源におけるAE発生強度の変化を
忠実に検出できるが、上記従来の構成では、縦波だけで
なく横波も検出されてしまうという問題点を有する。
[Problems to be Solved by the Invention] When ultrasonic waves propagate in an object, longitudinal waves propagate faster than transverse waves. Therefore, if only the longitudinal wave in the AE wave is detected, it is possible to faithfully detect the change in the AE generation intensity in the AE generation source, but in the above conventional configuration, not only the longitudinal wave but also the transverse wave is detected. Have a point.

そこで、AE波中の縦波(縦振動モード)だけを検出で
きるように、角柱状のセラミックス圧電体を高さ方向に
分極して、合成樹脂マトリックス中に配列した合成樹脂
−セラミックス複合圧電素子をAEセンサーに用いること
が考えられる。ところが、AE波の検出感度の高いセラミ
ックス圧電素子では、縦振動と横振動の結合振動モード
を有するために、横振動の影響を受け、AEを受波する角
度(入射角)により、この影響が重なり、定量的に縦振
動のみを検出するのが困難であった。
Therefore, in order to detect only the longitudinal wave (longitudinal vibration mode) in the AE wave, a prismatic ceramic piezoelectric body is polarized in the height direction, and a synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element arrayed in a synthetic resin matrix is used. It can be used for AE sensor. However, since the ceramic piezoelectric element with high detection sensitivity for AE waves has a combined vibration mode of longitudinal vibration and lateral vibration, it is affected by lateral vibration, and this effect is affected by the angle at which AE is received (incident angle). It was difficult to detect only the longitudinal vibration because of the overlap.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のアコースティック・エミッションセンサー
は、上記の課題を解決するために、軸方向に分極されて
いる複数の円柱状のセラミックス圧電体をその軸方向が
互いにほぼ平行となるように合成樹脂マトッリクス中に
配列した合成樹脂−セラミックス複合圧電素子が備えら
れていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the acoustic emission sensor of the present invention has a plurality of cylindrical ceramic piezoelectric bodies that are polarized in the axial direction and are placed in a synthetic resin matrix so that their axial directions are substantially parallel to each other. It is characterized in that an array of synthetic resin-ceramics composite piezoelectric elements is provided.

〔作用〕[Action]

上記の構成によれば、軸方向に分極されている複数の
円柱状のセラミックス圧電体をその軸方向が互いにほぼ
平行となるように合成樹脂マトリックス中に配列した合
成樹脂−セラミックス複合圧電素子を備えたので、横振
動モードはダンピングされ、軸方向に伝播して来るAE波
中、縦振動モードに対してのみ、合成樹脂−セラミック
ス複合圧電素子は両端面に電位差を生じる。このため、
縦振動モードだけが検出される。また、円柱状のセラミ
ックス圧電体では、径方向に異方性がないため、AE波に
より誘起された軸方向の振動は、合成樹脂ダンパーによ
り散逸させられる。このため、横振動モードが電圧とし
て生じない。
According to the above configuration, a synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element is provided in which a plurality of cylindrical ceramics piezoelectric bodies that are polarized in the axial direction are arranged in a synthetic resin matrix so that their axial directions are substantially parallel to each other. Therefore, the transverse vibration mode is damped, and in the AE wave propagating in the axial direction, the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element produces a potential difference on both end faces only for the longitudinal vibration mode. For this reason,
Only the longitudinal vibration mode is detected. In addition, since the cylindrical ceramic piezoelectric body has no radial anisotropy, the axial vibration induced by the AE wave is dissipated by the synthetic resin damper. Therefore, the lateral vibration mode does not occur as a voltage.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例を第1図乃至第3図に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

本発明のアコースティック・エミッションセンサー
(以下、AEセンサーと略す)は、第1図に示すように、
被検体からのAE波を受ける受波板2、受波板3上に設け
られてAE波を電気信号に変換する合成樹脂−セラミック
ス複合圧電素子7、金属リング8から主に構成されてい
る。
The acoustic emission sensor (hereinafter abbreviated as AE sensor) of the present invention, as shown in FIG.
The wave receiving plate 2 for receiving the AE wave from the subject, a synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element 7 provided on the wave receiving plate 3 for converting the AE wave into an electric signal, and a metal ring 8 are mainly constituted.

合成樹脂−セラミックス複合圧電素子7は、第1図の
縦断面図及び第2図の横断面図に示すように、円柱状の
セラミックス圧電体1・1…をその高さ方向がほぼ平行
となるように合成樹脂マトリックス2中に配列させて、
その両端面に電極4・5を設けた構成になっており、下
端の電極5は合成樹脂マトリックス2の側面を半分程覆
うようになっている。また、各円柱状のセラミックス圧
電体1では、圧電体結晶粒子の結晶軸を高さ方向(第1
図の上下方向)に配向させて、その方向に分極させた構
成になっている。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 1 and the transverse sectional view of FIG. 2, the synthetic resin-ceramics composite piezoelectric element 7 has cylindrical ceramic piezoelectric bodies 1 ... Array in the synthetic resin matrix 2
The electrodes 4 and 5 are provided on both end faces thereof, and the electrode 5 at the lower end covers about half the side surface of the synthetic resin matrix 2. In each of the cylindrical ceramic piezoelectric bodies 1, the crystal axes of the piezoelectric crystal grains are arranged in the height direction (first
It is oriented in the vertical direction in the figure) and polarized in that direction.

上記合成樹脂−セラミックス複合圧電素子7の下端の
電極5には、受波板3が接着剤により固定されている。
また、金属リンダ8が、電極5の側面部と電気的に接続
するように密着して嵌められている。そして、AE信号を
取り出すための一対のリード線6・6は、第3図に示す
ように、上記金属リング8と電極4に半田付けされてい
る。
The wave receiving plate 3 is fixed to the electrode 5 at the lower end of the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element 7 with an adhesive.
Further, the metal binder 8 is fitted in close contact so as to be electrically connected to the side surface portion of the electrode 5. A pair of lead wires 6 for extracting the AE signal are soldered to the metal ring 8 and the electrode 4 as shown in FIG.

上記の構成において、受波板3を被検体の表面に密着
させると、被検体の内部で発生したAE波は被検体中を伝
播して表面に到達し、受波板3と電極5を介して、合成
樹脂−セラミックス複合圧電素子7に伝達され、円柱状
のセラミックス圧電体1をその高さ方向に伸縮する。そ
して、この伸縮により円柱状のセラミックス圧電体1の
両端に電位差を生じ、これがAE信号としてリード線6・
6から取り出される。
In the above configuration, when the wave receiving plate 3 is brought into close contact with the surface of the subject, the AE wave generated inside the subject propagates in the subject and reaches the surface, and passes through the wave receiving plate 3 and the electrode 5. Is transmitted to the synthetic resin-ceramics composite piezoelectric element 7, and the cylindrical ceramics piezoelectric body 1 expands and contracts in the height direction. Then, due to this expansion and contraction, a potential difference is generated at both ends of the cylindrical ceramic piezoelectric body 1, and this results in the lead wire 6 as an AE signal.
Taken out from 6.

本発明のAEセンサーでは、円柱状のセラミックス圧電
体1は高さ方向に結晶軸が配向し、その方向に分極して
いる構成であるので、高さ方向に伸縮された時だけ、そ
の両端に正負の電荷を生じるが、それ以外の方向、例え
ば高さ方向に直交する方向に伸縮されても、その両端に
電荷を生じない。すなわち、被検体の内部から表面に到
達するAE波中、縦振動成分だけが検出されることにな
る。
In the AE sensor of the present invention, the cylindrical ceramic piezoelectric body 1 has a structure in which the crystal axis is oriented in the height direction and is polarized in that direction, so that only when it is expanded and contracted in the height direction, Positive and negative charges are generated, but even if expanded and contracted in other directions, for example, in a direction orthogonal to the height direction, no charges are generated at both ends thereof. That is, only the longitudinal vibration component is detected in the AE wave reaching the surface from the inside of the subject.

これにより、時間的空間的に異なるAEに起因した縦波
と横波とが、伝播速度が異なるために、同時にAEセンサ
ーに到達したとしても、縦波だけが検出されて、被検体
の内部で発生したAEの強度及びその変化を忠実に検知で
きる。
As a result, longitudinal waves and transverse waves caused by AE that are temporally and spatially different have different propagation velocities, so even if they arrive at the AE sensor at the same time, only the longitudinal waves are detected and generated inside the subject. The intensity of AE and its change can be detected faithfully.

ところで、AE波により合成樹脂−セラミックス複合圧
電素子7の電極4・5間に生じる電位差は、円柱状のセ
ラミックス圧電体1の材質及び形状により決まる固有の
ものである。したがって、予備実験において、強度が分
かっている超音波を受信して、そのときに、電極4・5
間に生じる電位差の関係を求めておけば、この関係を用
いて、計測された電極4・5間の電位差からAE波の強度
を算出できることになる。
By the way, the potential difference generated between the electrodes 4 and 5 of the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element 7 by the AE wave is unique to the material and shape of the cylindrical ceramic piezoelectric body 1. Therefore, in a preliminary experiment, ultrasonic waves of known intensity are received, and at that time, the electrodes 4 and 5 are received.
If the relationship of the potential difference that occurs between the electrodes is obtained, the intensity of the AE wave can be calculated from the measured potential difference between the electrodes 4 and 5 using this relationship.

また、合成樹脂−セラミックス複合圧電素子7を構成
する円柱状のセラミックス圧電体1は、径方向に異方性
がないためAE波により誘起された軸方向の振動は、角柱
状の場合と比較して、容易に径方向の合成樹脂と結合し
て散逸させられる。このため、縦振動成分が検出される
ことになる。
Further, since the cylindrical ceramic piezoelectric body 1 forming the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element 7 has no radial anisotropy, the axial vibration induced by the AE wave is different from that in the prismatic case. And is easily combined with the radial synthetic resin and dissipated. Therefore, the vertical vibration component is detected.

円柱状のセラミックス圧電体1の材料として、具体的
には例えば、チタン酸バリウム焼結体、チタン酸鉛焼結
体、または、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)焼結体等を
使用することがAEの検出感度上好ましいが、圧電特性を
有し、高さ方向に分極さえしておれば、いかなるもので
も使用できる。また、その形状としては、円柱状であっ
て、その高さと底面の1辺の長さとの比が、2以上であ
ることがAEの検出感度上好ましく、この比が、2〜6の
範囲であるとさらに好ましい。また、セラミックス圧電
体1の弾性率は、6000kgf/mm2以上であることがAEの検
出感度上好ましい。
As the material of the cylindrical piezoelectric ceramic body 1, specifically, for example, a barium titanate sintered body, a lead titanate sintered body, a PZT (lead zirconate titanate) sintered body, or the like can be used. Although it is preferable in terms of AE detection sensitivity, any material can be used as long as it has piezoelectric characteristics and is polarized in the height direction. Further, it is preferable that the shape is a columnar shape, and the ratio of the height to the length of one side of the bottom surface is 2 or more from the viewpoint of AE detection sensitivity. It is more preferable to have. In addition, the elastic modulus of the ceramic piezoelectric body 1 is preferably 6000 kgf / mm 2 or more in terms of AE detection sensitivity.

合成樹脂マトリックス2に使用される合成樹脂は、円
柱状のセラミックス圧電体1と結合して、一体化し得る
ものであれば、いかなるものでもかまわない。具体的に
は例えば、シリコンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴ
ム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロ
プレンゴム、フッ素ゴム、エチレン−アクリルゴム、ポ
リエステルエラストマー、エピクロルヒドリンゴム、ア
クリルゴム、または、塩素化エチレンゴムがあるが、シ
リコンゴム、ウレタンゴム、または、ブタジエンゴムを
使用することが横振動のダンピング上、好ましい。ま
た、合成樹脂の弾性率は1〜50kgf/mm2であり、音響イ
ンピーダンスを整合させることが、ダンピング上好まし
い。
Any synthetic resin may be used as the synthetic resin matrix 2 as long as it can be combined with and integrated with the cylindrical ceramic piezoelectric body 1. Specifically, for example, silicone rubber, urethane rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, ethylene-propylene rubber, chloroprene rubber, fluororubber, ethylene-acrylic rubber, polyester elastomer, epichlorohydrin rubber, acrylic rubber, or chlorinated ethylene rubber is used. However, it is preferable to use silicone rubber, urethane rubber, or butadiene rubber for damping lateral vibration. The elastic modulus of the synthetic resin is 1 to 50 kgf / mm 2 , and it is preferable to match the acoustic impedance in terms of damping.

また、合成樹脂−セラミックス複合圧電素子7におい
て、柱状のセラミックス圧電体1・1…全体の容積と合
成樹脂マトリックス2の容積の比は、8/92〜40/60の範
囲であることがAEの検出感度上好ましい。
Further, in the synthetic resin-ceramics composite piezoelectric element 7, the ratio of the total volume of the columnar ceramics piezoelectric bodies 1 ... to the volume of the synthetic resin matrix 2 is in the range of 8/92 to 40/60. It is preferable in terms of detection sensitivity.

以下、合成樹脂−セラミックス複合圧電素子7の具体
例として、ウレタンゴム−PZT(チタン酸ジルコン酸
鉛)複合圧電素子を挙げ、その製法とこれを用いたAEセ
ンサーの性能について説明する。
Hereinafter, a urethane rubber-PZT (lead zirconate titanate) composite piezoelectric element will be given as a specific example of the synthetic resin-ceramics composite piezoelectric element 7, and its manufacturing method and the performance of an AE sensor using the same will be described.

円柱状のセラミックス圧電体1の材料として、円柱形
(φ10mm×10mm)の分極済みPZT焼結体(本多電子社
製、型番HC−50GS)を使用し、これを加工して、φ1mm
×5mmの円柱が、厚さ5mmのPZT円板上に、ピッチ1.5mmで
32本規則正しく配列して直立したPZT微細加工物を得
た。なお、以上の加工には、S45C(構造用炭素鋼)から
なる工具を備えた超音波加工装置(日本電子工業社製)
が使用された。
As a material for the cylindrical piezoelectric ceramic body 1, a cylindrical (φ10 mm × 10 mm) polarized PZT sintered body (manufactured by Honda Electronics Co., Ltd., model number HC-50GS) is used, and processed into φ1 mm.
Cylinders of × 5mm are placed on a PZT disk with a thickness of 5mm at a pitch of 1.5mm.
An upright PZT microfabricated product with 32 regular arrangements was obtained. For the above processing, an ultrasonic processing device (made by JEOL Ltd.) equipped with a tool made of S45C (structural carbon steel)
Was used.

このようにして得られたPZT微細加工物をシリコン成
形型にはめ込み、この成形型に合成樹脂マトリックス2
の材料としての電気絶縁用ウレタンゴム(サンユレジン
社製、商品名SU−2153−9、硬度52、黒色)を充填し、
室温で1日放置した後、乾燥機にて60℃、5時間の硬化
処理を行ってウレタンゴムを硬化させて、成形型から取
り出すことにより、PZT円板上にウレタンゴム−PZTが形
成されたウレタンゴム−PZT複合物を調製した。
The PZT microfabricated product thus obtained was fitted into a silicon mold, and the synthetic resin matrix 2 was placed in the mold.
Filled with urethane rubber for electrical insulation as a material of (San-yu-Resin Co., trade name SU-2153-9, hardness 52, black),
After left at room temperature for 1 day, the urethane rubber was cured at 60 ° C for 5 hours in a dryer to cure the urethane rubber, and the urethane rubber-PZT was formed on the PZT disk by taking it out from the mold. A urethane rubber-PZT composite was prepared.

次に、上記ウレタンゴム−PZT複合物のPZT円板部をダ
イヤモンドブレード(マルトー社製クリスタルカッタ
ー)で切り落として、ウレタンゴムのマトリックスに、
PZTからなるφ1mm×4mmの円柱32本が、規則正しく配列
したウレタンゴム−PZT複合圧電体を調製し、さらに、
両端面をサンドペーパーで研磨した。
Next, the PZT disk portion of the urethane rubber-PZT composite was cut off with a diamond blade (Malteau crystal cutter) to form a urethane rubber matrix,
32 cylinders of φ1 mm × 4 mm made of PZT are regularly arranged to prepare urethane rubber-PZT composite piezoelectric body,
Both end faces were polished with sandpaper.

そして、一方の端面部及び他方の端面に近接した側面
部には、銀ペースト(デグザ社製、商品名DEMETRON 629
0−0275)を塗布し、120℃、30分の焼付処理を行うこと
により、銀電極としての電極4と、電極5の側面部が形
成された。また、残りの端面部には、電極5の端面部と
しての金電極が、側面部の銀電極と電気的に接続されて
いるように、スパッター法により形成された。そして、
この金電極面には、受波板3としての厚さ0.2mmのアル
ミナ薄板(三菱鉱業セメント社製、型番MAB−L201K−10
φ)が接着剤により接着された。
Then, silver paste (manufactured by Degussa Co., trade name DEMETRON 629) is provided on one end face and the side face close to the other end face.
0-0275) was applied and baking treatment was carried out at 120 ° C. for 30 minutes to form the electrode 4 as a silver electrode and the side surface portion of the electrode 5. Further, a gold electrode as an end face portion of the electrode 5 was formed on the remaining end face portion by a sputtering method so as to be electrically connected to the silver electrode on the side face portion. And
On this gold electrode surface, a 0.2 mm-thick alumina thin plate (made by Mitsubishi Mining Cement Co., model number MAB-L201K-10 as the wave-receiving plate 3) was used.
φ) was adhered with an adhesive.

それから、φ10mm×3mmの銅製の金属リング8を電極
5の側面部と密着してはめ込み、電極4と金属リング8
にリード線6が半田付けされて、ウレンタンゴム−PZT
複合圧電素子を使用したAEセンサーが得られた。
Then, a metal ring 8 made of copper with a diameter of 10 mm x 3 mm is closely fitted to the side surface of the electrode 5, and the electrode 4 and the metal ring 8 are attached.
Lead wire 6 is soldered to the urethane rubber-PZT
An AE sensor using a composite piezoelectric element was obtained.

このAEセンサーの圧電特性を調べるために、圧電定数
を測定した。また、比較のために、上記32本のPZTを角
柱形状(1mm×1mm×4mm)にした比較用AEセンサーを上
記と同一の材料及び製造方法により作成し、これの圧電
定数も測定した。測定には、インピーダンスメーター
(横河ヒューレット・パッカード社製、型番4194A)を
用いて、共振特性を計測し、これから圧電定数を求め
た。
The piezoelectric constant was measured in order to investigate the piezoelectric characteristics of this AE sensor. For comparison, a comparative AE sensor in which the 32 PZTs have a prismatic shape (1 mm × 1 mm × 4 mm) was prepared by using the same material and manufacturing method as above, and the piezoelectric constants thereof were also measured. For the measurement, an impedance meter (Yokogawa Hewlett-Packard, Model No. 4194A) was used to measure the resonance characteristic, and the piezoelectric constant was determined from this.

また、AEセンサーの応答性を確認するため、φ0.5mm
のペンシル替芯(硬度H)を圧折して擬似AE波を発生さ
せ、これを上記AEセンサーで受信して、その立ち上がり
時間を測定した。このとき、検出感度及び機械的品質係
数QMも合わせて測定した。また、比較のために、上記比
較用AEセンサーにおける擬似AE波の立ち上がり時間も測
定した。この測定には、伝達媒体として400mm×400mm×
60mmのアルミニウム板を用い、これを介して、擬似AE波
をAEセンサーで検出した。また、AE信号の検出・記録に
は、デジタルストレージオシロスコープ(ヒューレット
・パッカード社製、型番HP−54201D/プリンター:6bit/2
00MHz)を使用し、AEセンサーとの接続には、長さ1mの
同軸ケーブル(5D2V相当)を使用した。
Also, in order to confirm the response of the AE sensor, φ0.5mm
The pencil replacement core (hardness H) was crushed to generate a pseudo AE wave, which was received by the AE sensor and the rising time thereof was measured. At this time, the detection sensitivity and the mechanical quality factor Q M were also measured. For comparison, the rise time of the pseudo AE wave in the comparative AE sensor was also measured. For this measurement, 400 mm × 400 mm × as a transmission medium
A 60 mm aluminum plate was used to detect a pseudo AE wave with an AE sensor. For detection and recording of AE signals, digital storage oscilloscope (manufactured by Hewlett Packard, model number HP-54201D / printer: 6bit / 2
00MHz) was used, and a 1m long coaxial cable (5D2V equivalent) was used for connection with the AE sensor.

その結果、第1表に示すように、円柱状のセラミック
ス圧電体1を使用した本発明のAEセンサーでは、角柱状
のセラミックス圧電体1を使用したものと比較して、機
械的品質係数QMが1/3になっている。これは、合成樹脂
−セラミックス複合圧電素子7内での残響音が速やかに
減衰することを示しており、AE信号の分離特性が明らか
に向上している。しかも、圧電定数g33、立ち上がり時
間(擬似AE波の受信開始からピークに至るまでの時間)
及び、AEの検出感度は、比較用AEセンサーとほぼ同様の
特性が得られている。すなわち、本発明のAEセンサーで
は、AEの検出感度を低下させることなく、AE信号の分離
特性を向上させることができる。
As a result, as shown in Table 1, the AE sensor of the present invention using the cylindrical ceramic piezoelectric body 1 has a mechanical quality factor Q M that is higher than that of the rectangular piezoelectric ceramic body 1. Is 1/3. This indicates that the reverberant sound within the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element 7 is rapidly attenuated, and the AE signal separation characteristic is clearly improved. Moreover, piezoelectric constant g 33 , rise time (time from the start of receiving the pseudo AE wave to the peak)
Also, the AE detection sensitivity has almost the same characteristics as the comparative AE sensor. That is, the AE sensor of the present invention can improve the AE signal separation characteristic without lowering the AE detection sensitivity.

また、本発明のAEセンサーでは、圧電特性に優れた合
成樹脂−セラミックス複合圧電素子7を使用しているの
で、小型で検出感度が高い。また、リード線6を受波板
3側の電極5に直接接続するのではなく、金属リング8
を介して接続するようにしたので、リード線6の接続が
容易で確実になっている。
Further, in the AE sensor of the present invention, since the synthetic resin-ceramics composite piezoelectric element 7 having excellent piezoelectric characteristics is used, it is small and has high detection sensitivity. Further, instead of directly connecting the lead wire 6 to the electrode 5 on the wave receiving plate 3 side, the metal ring 8
The lead wire 6 can be connected easily and surely.

また、本発明のAEセンサーは、AE波だけでなく、気体
・液体・固体中を伝播するすべての弾性波の検出に利用
できるだけでなく、逆に、外部から交流電圧を印加する
ことにより、弾性波を発生させることもできる。
Further, the AE sensor of the present invention can be used not only for detecting not only AE waves but also all elastic waves propagating in gas, liquid, solid, and conversely, by applying an AC voltage from the outside, It can also generate waves.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のアコースティック・エミッションセンサー
は、以上のように、軸方向に分極されている複数の円柱
状のセラミックス圧電体をその軸方向が互いにほぼ平行
となるように合成樹脂マトリックス中に配列した合成樹
脂−セラミックス複合圧電素子を備えたので、軸方向に
伝播して来るAE波中、縦振動成分に対してのみ、合成樹
脂−セラミックス複合圧電素子の両端面に電位差を生じ
る。このため、縦振動成分だけが検出される。これによ
り、検出感度が高く、しかも、AE信号の分離特性に優れ
たアコースティック・エミッションセンサーが得られる
という効果を奏する。
As described above, the acoustic emission sensor of the present invention is a synthetic resin in which a plurality of cylindrical ceramic piezoelectric bodies that are polarized in the axial direction are arranged in a synthetic resin matrix so that their axial directions are substantially parallel to each other. -Because the ceramic composite piezoelectric element is provided, a potential difference is generated at both end surfaces of the synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element only for the longitudinal vibration component in the AE wave propagating in the axial direction. Therefore, only the vertical vibration component is detected. As a result, it is possible to obtain an acoustic emission sensor having high detection sensitivity and excellent AE signal separation characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図乃至第3図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第1図は、本発明に係るアコースティック・エミッショ
ンセンサーの縦断面図である。 第2図は、本発明に係るアコースティック・エミッショ
ンセンサーの横断面図である。 第3図は、本発明に係るアコースティック・エミッショ
ンセンサーの正面図である。 1はセラミックス圧電体、2は合成樹脂マトリックス、
3は受波板、4・5は電極、6はリード線、7は合成樹
脂−セラミックス複合圧電素子、8は金属リングであ
る。
1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a vertical sectional view of an acoustic emission sensor according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the acoustic emission sensor according to the present invention. FIG. 3 is a front view of the acoustic emission sensor according to the present invention. 1 is a ceramic piezoelectric body, 2 is a synthetic resin matrix,
3 is a wave receiving plate, 4 and 5 are electrodes, 6 is a lead wire, 7 is a synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element, and 8 is a metal ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸方向に分極されている複数の円柱状のセ
ラミックス圧電体をその軸方向が互いにほぼ平行となる
ように合成樹脂マトリックス中に配列した合成樹脂−セ
ラミックス複合圧電素子が備えられていることを特徴と
するアコースティック・エミッションセンサー。
1. A synthetic resin-ceramic composite piezoelectric element comprising a plurality of cylindrical ceramics piezoelectric bodies which are polarized in the axial direction and arranged in a synthetic resin matrix so that their axial directions are substantially parallel to each other. Acoustic emission sensor characterized by being
JP12147190A 1990-05-10 1990-05-10 Acoustic emission sensor Expired - Lifetime JPH0812180B2 (en)

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