JPH0783887A - Acoustic emission sensor with horn - Google Patents
Acoustic emission sensor with hornInfo
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- JPH0783887A JPH0783887A JP5231108A JP23110893A JPH0783887A JP H0783887 A JPH0783887 A JP H0783887A JP 5231108 A JP5231108 A JP 5231108A JP 23110893 A JP23110893 A JP 23110893A JP H0783887 A JPH0783887 A JP H0783887A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、微小部品及び特定微小
領域のアコースティック・エミッション信号の測定に供
されるホーン付アコースティック・エミッション・セン
サに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic emission sensor with a horn used for measuring an acoustic emission signal of a minute component and a specific minute region.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のアコースティック・エミッション
・センサ（Acoustic Emission Sensor、以下、ＡＥセン
サとする）は、センサ本体が円筒形状（数ｍｍ径〜数ｃ
ｍ径）をなし、その端面がアコースティック・エミッシ
ョン信号（以下、ＡＥ信号とする）の検出面となってい
る。これは、ＡＥ信号検出対象がＡＥセンサ全体形状と
同等あるいはそれよりも大きいものを想定していたため
である。2. Description of the Related Art In a conventional acoustic emission sensor (hereinafter referred to as AE sensor), a sensor body has a cylindrical shape (several mm diameter to several c).
m diameter), and its end face serves as a detection face for an acoustic emission signal (hereinafter referred to as AE signal). This is because it is assumed that the AE signal detection target is equal to or larger than the entire shape of the AE sensor.
【０００３】ここで、従来のＡＥセンサの内部構造を図
面に示す。図５は、ＡＥセンサの内部構造を示す断面図
である。図中、１はＡＥ信号検出面１ａを有するＡＥセ
ンサ、２はセンサ素子、３は測定信号を外部測定機器に
導出する信号線である。なお、ＡＥ信号とは、数百ｋＨ
ｚ〜数ＭＨｚのオーダにわたる超音波信号のことであ
る。Here, the internal structure of a conventional AE sensor is shown in the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the internal structure of the AE sensor. In the figure, 1 is an AE sensor having an AE signal detection surface 1a, 2 is a sensor element, and 3 is a signal line for guiding a measurement signal to an external measuring device. Note that the AE signal is several hundreds of kHz
Ultrasonic signals ranging from z to several MHz.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＡＥセンサ１
の全体形状より小さい部品や特定微小領域から発生する
ＡＥ信号を検出する場合にこのような検出面１ａ形状の
面積の大きいセンサでは対応が困難である。すなわち、
円筒形状端面の全域がＡＥ信号検出面１ａとなっている
ＡＥセンサ１では、特定微小領域との接触加圧がまず不
可能である。However, the AE sensor 1
When detecting an AE signal generated from a component smaller than the overall shape or a specific minute area, it is difficult to deal with such a sensor having a large area of the detection surface 1a. That is,
In the AE sensor 1 in which the entire area of the cylindrical end surface is the AE signal detection surface 1a, contact pressurization with a specific minute area is first impossible.
【０００５】また、微小部品の場合は、ＡＥ信号検出面
１ａのどの部分に接触させるかで検出感度が極端に異な
るという問題点があった。ここにおいて本発明は、微小
部品や特定微小領域から発生するＡＥ信号を高感度にか
つ能率よく測定することが可能なＡＥセンサを提供せん
とするものである。Further, in the case of minute parts, there is a problem that the detection sensitivity is extremely different depending on which part of the AE signal detecting surface 1a is brought into contact with. Here, the present invention is to provide an AE sensor capable of highly sensitively and efficiently measuring an AE signal generated from a minute component or a specific minute region.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、本発
明の次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。すなわち、本発明の特徴は、アコースティッ
ク・エミッション・センサの信号検出素子面に、上端が
先鋭状か丸味を帯びた円錐形又は当該円錐形上端部を下
底に平行にカットした円錐台形形状のホーンの下底面を
取り付け、当該ホーンの上端をアコースティック・エミ
ッション信号微小発生領域の信号検出端としてなるホー
ン付アコースティック・エミッション・センサである。The solution to the above problems can be achieved by adopting the following novel characteristic construction means of the present invention. That is, the feature of the present invention is that the signal detection element surface of the acoustic emission sensor has a conical shape with a sharp or rounded upper end, or a truncated cone-shaped horn in which the upper end of the conical shape is cut parallel to the lower bottom. It is an acoustic emission sensor with a horn, in which the lower bottom surface is attached and the upper end of the horn serves as a signal detection end of the acoustic emission signal minute generation area.
【０００７】[0007]
【作用】本発明のホーン付ＡＥセンサは、上記のような
構成手段を採用するので、円錐又は円錐台形形状のホー
ンが、ＡＥセンサの信号検出面に対して導波路の役割を
果たしているので、ＡＥ信号源の発生するある一定周波
数信号をＡＥセンサの信号検出面全体に同位相で伝播さ
せる。従って、微小領域に円錐又は円錐台形形状のホー
ンの上端を接触させることで、微小部品や特定微小領域
から発生するＡＥ信号を高感度にかつ能率よく測定する
ことが可能となる。Since the AE sensor with a horn of the present invention employs the above-described constituent means, the cone-shaped or truncated-cone-shaped horn functions as a waveguide for the signal detection surface of the AE sensor. A certain constant frequency signal generated by the AE signal source is propagated in-phase over the entire signal detection surface of the AE sensor. Therefore, by bringing the upper end of the horn having a conical or frustoconical shape into contact with the minute area, it becomes possible to measure the AE signal generated from the minute part or the specific minute area with high sensitivity and efficiency.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の実施例を図面につき説明する。図１
（ａ）は本実施例のＡＥセンサの平面図，図１（ｂ）は
本実施例のＡＥセンサの正面図である。図中、αは本実
施例のＡＥセンサ、１′はＡＥ信号検出面１ａを有する
ＡＥセンサ本体、４は外周面を上細テーパーとした円錐
台形ホーン、４ａは円錐台形ホーン４の上端面である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 1A is a plan view of the AE sensor of this embodiment, and FIG. 1B is a front view of the AE sensor of this embodiment. In the figure, α is the AE sensor of the present embodiment, 1'is an AE sensor body having an AE signal detection surface 1a, 4 is a truncated cone horn having an outer peripheral surface with a fine taper, and 4a is an upper end surface of the truncated cone horn 4. is there.
【０００９】本実施例のＡＥセンサαにおいては、円錐
台形ホーン４の下底面４ｂはＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａに接着固定されている。したがって、本実施
例のＡＥセンサαでは、円錐台形ホーン４の上端面４ａ
がＡＥ信号検出面となる。すなわち、円錐台形ホーン４
は、ＡＥセンサ本体１′の信号検出面１ａ側に対するＡ
Ｅ信号の導波路の役割を果たす。In the AE sensor α of this embodiment, the lower bottom surface 4b of the truncated cone horn 4 is adhesively fixed to the signal detection surface 1a of the AE sensor body 1 '. Therefore, in the AE sensor α of this embodiment, the upper end surface 4a of the truncated cone horn 4 is
Is the AE signal detection surface. That is, the truncated cone horn 4
Is A for the signal detection surface 1a side of the AE sensor body 1 '.
It functions as a waveguide for the E signal.
【００１０】（実験例）従来のＡＥセンサ１では、ＡＥ
センサ本体１′の信号検出面１ａをそのまま微小部品に
接触させ測定しなければならない。この場合、実験によ
れば、信号検出面の位置により、検出感度のばらつきが
大きいことが判明した。以下に、本実施例の有効性を示
す実験例及びその結果を示す。(Experimental Example) In the conventional AE sensor 1,
The signal detection surface 1a of the sensor body 1'should be directly contacted with a minute component for measurement. In this case, according to the experiment, it was found that the detection sensitivity greatly varies depending on the position of the signal detection surface. Below, the experimental example which shows the effectiveness of this Example and its result are shown.
【００１１】図２（ａ）は実験に使用したＡＥセンサα
の模式図であり、図２（ｂ）は実験に使用したＡＥ信号
源である。図中、βはＡＥ信号源、５は圧電素子、６は
板バネ、７は振動子たるルビー球、８は杆である。FIG. 2A shows the AE sensor α used in the experiment.
2 (b) is an AE signal source used in the experiment. In the figure, β is an AE signal source, 5 is a piezoelectric element, 6 is a leaf spring, 7 is a ruby ball as a vibrator, and 8 is a rod.
【００１２】実験に使用したＡＥセンサαは、図２
（ａ）に示すよう、従来のＡＥセンサ本体１′の信号検
出面１ａに円錐台形ホーン４を油膜を介して仮設置した
ものを使用した。円錐台形ホーン４の下底面４ｂ直径は
５ｍｍφ，上端面４ａの直径は１ｍｍφとし、その長さ
Ｌを５〜４０ｍｍまで変化させて実験を行った。The AE sensor α used in the experiment is shown in FIG.
As shown in (a), a conventional AE sensor main body 1'having a truncated cone-shaped horn 4 temporarily installed on the signal detection surface 1a via an oil film was used. The diameter of the lower bottom surface 4b of the truncated cone horn 4 was 5 mmφ and the diameter of the upper end surface 4a was 1 mmφ, and the length L was varied from 5 to 40 mm to carry out the experiment.
【００１３】一方、ＡＥ信号源βは、図２（ｂ）に示す
よう、杆８先端下面に板バネ６基端を延長取付け、当該
杆８先端上面に圧電素子（大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×
０．５ｍｍ）５を張り付け、かつ板バネ６の先端下面に
は０．４ｍｍφの微小ルビー球７を接着固定したものを
用いている。On the other hand, in the AE signal source β, as shown in FIG. 2B, the base end of the plate spring 6 is extendedly attached to the lower surface of the tip of the rod 8 and the piezoelectric element (size is 1 mm × 1 mm ×
0.5 mm) 5 is attached, and a 0.4 mmφ minute ruby ball 7 is bonded and fixed to the lower surface of the tip of the leaf spring 6.
【００１４】電圧駆動された圧電素子５の高周波微振動
すなわちＡＥ信号は板バネ６を介して先端のルビー球７
にまで伝播する。この板バネ６先端のルビー球７を微小
部品ＡＥ信号源βとみなして以下の実験を行った。High-frequency micro-vibration of the piezoelectric element 5 driven by voltage, that is, AE signal is transmitted through the leaf spring 6 to the ruby ball 7 at the tip.
Propagate to. The following experiment was conducted by regarding the ruby ball 7 at the tip of the leaf spring 6 as the minute component AE signal source β.
【００１５】図３は上記に示したＡＥセンサαとＡＥ信
号源βを用いた実験系の概要であり、図４は当該実験の
測定結果の一例である。本実施例の実験においては、図
３に示すように、ＡＥ信号源βの信号源たるルビー球７
を板バネ６の圧力（加圧力＝１５ｇ）でＡＥセンサαの
ＡＥ信号検出面たる上端面４ａに押しつけ、杆８の先端
上面に配した圧電素子５駆動電圧と本実施例のＡＥセン
サαから得られるＡＥ信号出力電圧との関係を測定し
た。FIG. 3 is an outline of an experimental system using the AE sensor α and the AE signal source β shown above, and FIG. 4 is an example of the measurement result of the experiment. In the experiment of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the ruby ball 7 which is the signal source of the AE signal source β
Is pressed against the upper end surface 4a, which is the AE signal detection surface of the AE sensor α, by the pressure of the leaf spring 6 (pressing force = 15 g), and the piezoelectric element 5 drive voltage arranged on the upper surface of the tip of the rod 8 and the AE sensor α of this embodiment are The relationship with the obtained AE signal output voltage was measured.
【００１６】また、比較参照のため、円錐台形ホーン４
を取り除いた図５に示す従来と同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに対しても、同様な実験を行っ
た。その結果、従来のセンサと同一の型のＡＥセンサ本
体１′の信号検出面１ａに直接ルビー球７を加圧するよ
りも、円錐台形ホーン４を取付け、この上端面４ａにル
ビー球７を押しつけた方が測定感度が高くなることがわ
かった。For the purpose of comparison, a truncated cone horn 4 is also provided.
The same experiment was performed on the signal detection surface 1a of the AE sensor body 1'of the same type as the conventional one shown in FIG. As a result, rather than directly pressing the ruby ball 7 on the signal detecting surface 1a of the AE sensor body 1'of the same type as the conventional sensor, the truncated cone horn 4 is attached and the ruby ball 7 is pressed against the upper end surface 4a. It was found that the measurement sensitivity was higher.
【００１７】また、ホーンのない従来と同一の型のＡＥ
センサ本体１′の信号検出面１ａの場合、ルビー球７の
押し付け位置によって、検出感度や高感度周波数に変化
があるが、ほぼ中心位置で最も感度が高い。図４は円錐
台形ホーン４のホーン長Ｌ＝１０ｍｍの場合の周波数特
性を従来型センサ１のデータと比較したものである。な
お、両データとも、ＡＥセンサには同一のものを使用し
ている。Further, the same type of AE as the conventional one without a horn is used.
In the case of the signal detection surface 1a of the sensor main body 1 ', the detection sensitivity and the high-sensitivity frequency change depending on the pressing position of the ruby ball 7, but the sensitivity is highest at almost the center position. FIG. 4 compares the frequency characteristics of the truncated cone horn 4 when the horn length L = 10 mm with the data of the conventional sensor 1. The same AE sensor is used for both data.
【００１８】図４から明らかなように、円錐台形ホーン
４を取り付けた本実施例のＡＥセンサαの方が、従来の
ＡＥセンサ本体１′単体よりも格段に測定感度が高い。
ここで、本実施例の円錐台形ホーン４について考察して
みる。円錐台形ホーン４は、振動子たるルビー球７の発
生するある一定周波数信号をＡＥセンサ本体１′の信号
検出面１ａ全体に同位相で伝播させる役割を果たしてい
ると考えられる。As is apparent from FIG. 4, the AE sensor α of this embodiment having the truncated cone horn 4 attached thereto has a remarkably higher measurement sensitivity than the conventional AE sensor main body 1 ′ alone.
Now, let us consider the truncated cone horn 4 of this embodiment. It is considered that the truncated cone-shaped horn 4 plays a role of propagating a certain constant frequency signal generated by the ruby sphere 7, which is a vibrator, in the same phase over the entire signal detection surface 1a of the AE sensor body 1 '.
【００１９】これに対し、ルビー球７を直接ＡＥセンサ
本体１′の信号検出面１ａに押し付けた場合は、信号検
出面１ａのほかの離れた位置には、一定周波数の異なる
位相の信号が加わると考えられる。従って、ＡＥセンサ
本体１′の全体としての信号検出感度は、円錐台形ホー
ン４を介した場合に比較して低下するのである。On the other hand, when the ruby ball 7 is directly pressed against the signal detecting surface 1a of the AE sensor body 1 ', signals having different constant phases are applied to other distant positions of the signal detecting surface 1a. it is conceivable that. Therefore, the signal detection sensitivity of the AE sensor body 1'as a whole is lower than that when the truncated cone horn 4 is used.
【００２０】以上の実験及び考察の結果から、円錐台形
ホーン４の上端面４ａの外径は、ＡＥ信号検出対象部品
又は領域にあわせて任意の外径に設定することが可能で
ある。また、対象部品又は領域によっては、上端面４ａ
の形状は平面に限定されることなく、球面あるいは針状
の形状であってもよい。From the results of the above experiment and consideration, it is possible to set the outer diameter of the upper end surface 4a of the truncated cone horn 4 to an arbitrary outer diameter according to the AE signal detection target component or area. In addition, depending on the target part or area, the upper end surface 4a
The shape of is not limited to a flat surface, and may be a spherical shape or a needle shape.
【００２１】また、円錐台形ホーン４とＡＥセンサ本体
１′との結合は、上記実験例においては、実験の都合上
油膜を介して設置したが、そのほかに、直接接着剤で固
定する、あるいは、ボルト・ナット形式で固定するなど
の手段を採用してもよいことは、いうまでもない。Further, the frustoconical horn 4 and the AE sensor main body 1'were connected to each other through an oil film in the above experimental example for the convenience of the experiment. It goes without saying that a means such as fixing with a bolt / nut type may be adopted.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、微小Ａ
Ｅ信号出力端に合せてホーンの上端を如何ようにも縮径
可能なので、従来困難であった微小部品あるいは特定微
小領域から発生するＡＥ信号を容易に測定することが可
能である等、優れた有用性を発揮する。As described above, according to the present invention, the minute A
Since the diameter of the upper end of the horn can be reduced in accordance with the E signal output end, it is possible to easily measure the AE signal generated from a minute component or a specific minute area, which was difficult in the past. Demonstrate usefulness.
【図１】（ａ）は本発明の実施例におけるＡＥセンサの
平面図，（ｂ）は同・正面図である。1A is a plan view of an AE sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view of the same.
【図２】（ａ）は本発明の実施例の実験に使用したＡＥ
センサの模式図であり、（ｂ）は実験に使用したＡＥ信
号源の模式図である。FIG. 2 (a) is an AE used in an experiment of an example of the present invention.
It is a schematic diagram of a sensor, (b) is a schematic diagram of the AE signal source used for experiment.
【図３】図２に示したＡＥセンサとＡＥ信号源を用いた
実験系の概要である。3 is an outline of an experimental system using the AE sensor and AE signal source shown in FIG.
【図４】図３に示した実験系を用いた実験の測定結果の
一例である。4 is an example of measurement results of an experiment using the experimental system shown in FIG.
【図５】ＡＥセンサの内部構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the internal structure of the AE sensor.
α…ＡＥセンサ β…ＡＥ信号源 １…ＡＥセンサ １′…ＡＥセンサ本体 １ａ…ＡＥ信号検出面 ２…センサ素子 ３…信号線 ４…円錐台形ホーン ４ａ…上端面 ４ｂ…下底面 ５…圧電素子 ６…板バネ ７…ルビー球 ８…杆 α ... AE sensor β ... AE signal source 1 ... AE sensor 1 '... AE sensor main body 1a ... AE signal detection surface 2 ... Sensor element 3 ... Signal line 4 ... Frustum-conical horn 4a ... Upper end surface 4b ... Lower bottom surface 5 ... Piezoelectric element 6 ... Leaf spring 7 ... Ruby ball 8 ... Rod
Claims (1)
の信号検出素子面上に、 上端が先鋭状か丸味を帯びた円錐形又は当該円錐形上端
部を下底面に平行にカットした平坦面とする円錐台形形
状のホーン下底面を取り付け、 当該ホーンの上端をアコースティック・エミッション信
号微小発生領域の信号検出端としたことを特徴とするホ
ーン付アコースティック・エミッション・センサ。1. A frusto-conical shape in which the upper end is a sharp or rounded conical shape or a flat surface obtained by cutting the upper end of the conical shape parallel to the lower bottom surface on the signal detection element surface of the acoustic emission sensor. An acoustic emission sensor with a horn, characterized in that the bottom bottom surface of the horn is attached and the upper end of the horn serves as a signal detection end of the minute region of the acoustic emission signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231108A JPH0783887A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Acoustic emission sensor with horn |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231108A JPH0783887A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Acoustic emission sensor with horn |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783887A true JPH0783887A (en) | 1995-03-31 |
Family
ID=16918431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5231108A Pending JPH0783887A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Acoustic emission sensor with horn |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783887A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101696789B1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-01-16 | 한국생산기술연구원 | Method for judging abnormal condition of waterjet nozzle and apparatus for monitering abnormal condition of waterjet nozzle |
| CN107687890A (en) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 中国计量大学 | Vector microphone with horn structure |
| JP2019049418A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | Thermal cycle testing device, thermal cycle testing method, production method of semiconductor device, and program |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5231108A patent/JPH0783887A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101696789B1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-01-16 | 한국생산기술연구원 | Method for judging abnormal condition of waterjet nozzle and apparatus for monitering abnormal condition of waterjet nozzle |
| JP2019049418A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-28 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | Thermal cycle testing device, thermal cycle testing method, production method of semiconductor device, and program |
| CN107687890A (en) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 中国计量大学 | Vector microphone with horn structure |
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