JPH09236585A - 表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ及び診断装置並びに診断方法 - Google Patents
表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ及び診断装置並びに診断方法Info
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- JPH09236585A JPH09236585A JP8071039A JP7103996A JPH09236585A JP H09236585 A JPH09236585 A JP H09236585A JP 8071039 A JP8071039 A JP 8071039A JP 7103996 A JP7103996 A JP 7103996A JP H09236585 A JPH09236585 A JP H09236585A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属、セラミックス、ポリマーなどの各種材
料からなる試験体における内側に屈曲または湾曲したコ
ーナー部分およびこのコーナー部分の付近の表面劣化、
硬化、疲労の有効的な診断。 【解決手段】 表面劣化等の診断用測定センサ１は、試
験体２のコーナー部分の２ａの内角を構成する部分にあ
って、その内部にある発信子３及び受信子４がその前面
部分にあるくさび部材５、６を介して試験体２と接触す
る。発信子３及び受信子４は、発信角度θ1、受信角度
θ2を構成し、ＳＨ波が発信及び受信される。この診断
用測定センサ１は、パルサー・レシーバ部２１、Ａ／Ｄ
変換部２２及びディスプレイ２３を備えたＣＰＵ２４が
接続されることにより診断装置が構成される。試験体２
は、前記ＣＰＵ２４により演算、解析処理された減衰係
数、周波数、波形、伝播時間、受信感度などの測定要素
が実測され、標準試料における判定しきい値との比較判
断によってコーナー部分における材料表面劣化、硬化、
疲労が相対的に診断される。
料からなる試験体における内側に屈曲または湾曲したコ
ーナー部分およびこのコーナー部分の付近の表面劣化、
硬化、疲労の有効的な診断。 【解決手段】 表面劣化等の診断用測定センサ１は、試
験体２のコーナー部分の２ａの内角を構成する部分にあ
って、その内部にある発信子３及び受信子４がその前面
部分にあるくさび部材５、６を介して試験体２と接触す
る。発信子３及び受信子４は、発信角度θ1、受信角度
θ2を構成し、ＳＨ波が発信及び受信される。この診断
用測定センサ１は、パルサー・レシーバ部２１、Ａ／Ｄ
変換部２２及びディスプレイ２３を備えたＣＰＵ２４が
接続されることにより診断装置が構成される。試験体２
は、前記ＣＰＵ２４により演算、解析処理された減衰係
数、周波数、波形、伝播時間、受信感度などの測定要素
が実測され、標準試料における判定しきい値との比較判
断によってコーナー部分における材料表面劣化、硬化、
疲労が相対的に診断される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属、コンクリー
ト、ガラスを含むセラミックス、ゴムを含むポリマー等
の各種材料の屈曲部や湾曲部における表面劣化、硬化、
疲労を定量診断するのに好適する表面劣化、硬化、疲労
の診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法に関し、
特に、表面劣化、硬化、疲労が超音波利用による非破壊
形式により、相対的な比較もしくは絶対的評価で、しか
も簡便に定量診断できるようにしたものである。
ト、ガラスを含むセラミックス、ゴムを含むポリマー等
の各種材料の屈曲部や湾曲部における表面劣化、硬化、
疲労を定量診断するのに好適する表面劣化、硬化、疲労
の診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法に関し、
特に、表面劣化、硬化、疲労が超音波利用による非破壊
形式により、相対的な比較もしくは絶対的評価で、しか
も簡便に定量診断できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種材料における表面部の疲労、
加工硬化、劣化などを測定する方法としては、断面部の
硬度測定や走査型電子顕微鏡による観察、Ｘ線照射によ
る応力測定が実用されている。
加工硬化、劣化などを測定する方法としては、断面部の
硬度測定や走査型電子顕微鏡による観察、Ｘ線照射によ
る応力測定が実用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって従来の一般
的な測定方法では被測定材料に圧痕を印加したり、腐食
できないという問題点があり、また屈曲部や湾曲部の表
面形状を考慮すれば表面劣化、硬化、疲労の測定診断に
は困難を伴う。
的な測定方法では被測定材料に圧痕を印加したり、腐食
できないという問題点があり、また屈曲部や湾曲部の表
面形状を考慮すれば表面劣化、硬化、疲労の測定診断に
は困難を伴う。
【０００４】このようなことから、本発明者らは、新た
な発想のもとに、鋭意研究を行い、横波の剪断水平波
（ＳＨ波）からなる超音波の利用によって、試験体にお
ける内側に屈曲または湾曲したコーナー部分、またはそ
のコーナー近くの部分の表面劣化、硬化、疲労等の度合
を評価、診断できるようにした診断用測定センサ、診断
装置、及び診断方法を提供するものである。
な発想のもとに、鋭意研究を行い、横波の剪断水平波
（ＳＨ波）からなる超音波の利用によって、試験体にお
ける内側に屈曲または湾曲したコーナー部分、またはそ
のコーナー近くの部分の表面劣化、硬化、疲労等の度合
を評価、診断できるようにした診断用測定センサ、診断
装置、及び診断方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
なされたもので、金属、コンクリート、ガラスを含むセ
ラミックス、ゴムを含むポリマーなどの各種材料からな
る試験体における、内側に屈曲または湾曲したコーナー
部分、及び／またはそのコーナー近くの部分の表面劣
化、硬化、疲労等の度合を診断する測定センサは、超音
波の発信子及び受信子を備えることで非破壊接触で測定
できるようにしたものである。この場合、前記発信子及
び受信子は、前記コーナー部分を構成する内角部分に対
向して配置され、しかも、横波の剪断水平波（ＳＨ波）
からなる超音波が前面部分に位置するくさび部材内を伝
播するように、発信角度θ１及び受信角度θ２がそれぞ
れ構成さるようにしたものである。
なされたもので、金属、コンクリート、ガラスを含むセ
ラミックス、ゴムを含むポリマーなどの各種材料からな
る試験体における、内側に屈曲または湾曲したコーナー
部分、及び／またはそのコーナー近くの部分の表面劣
化、硬化、疲労等の度合を診断する測定センサは、超音
波の発信子及び受信子を備えることで非破壊接触で測定
できるようにしたものである。この場合、前記発信子及
び受信子は、前記コーナー部分を構成する内角部分に対
向して配置され、しかも、横波の剪断水平波（ＳＨ波）
からなる超音波が前面部分に位置するくさび部材内を伝
播するように、発信角度θ１及び受信角度θ２がそれぞ
れ構成さるようにしたものである。
【０００６】また、診断装置は、前記測定センサの発信
子及び受信子が超音波の発信及び受信を制御するパルサ
ー・レシーバ部に接続されるとともに、このパルサー・
レシーバ部には、前記受信子側からの受信波をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換部及び波形表示などに用いるディス
プレイを備えた演算処理用のＣＰＵが接続されるように
したものである。この場合、ディスプレイを備えたＣＰ
Ｕは、パーソナルコンピュータとして構成され、その集
積回路のボードには、パルサー・レシーバ部及びＡ／Ｄ
変換部が組み込まれてもよい。
子及び受信子が超音波の発信及び受信を制御するパルサ
ー・レシーバ部に接続されるとともに、このパルサー・
レシーバ部には、前記受信子側からの受信波をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換部及び波形表示などに用いるディス
プレイを備えた演算処理用のＣＰＵが接続されるように
したものである。この場合、ディスプレイを備えたＣＰ
Ｕは、パーソナルコンピュータとして構成され、その集
積回路のボードには、パルサー・レシーバ部及びＡ／Ｄ
変換部が組み込まれてもよい。
【０００７】さらに、表面劣化、硬化、疲労等の度合の
診断方法は、前記試験体が表面劣化、硬化、疲労等の度
合の診断装置に組み込まれた前記測定センサによって、
ＳＨ波からなる超音波が伝播され、ＣＰＵにより演算、
解析処理された減衰係数、周波数、波形、伝播時間、受
信感度などの測定要素の実測値が標準試料における表面
劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素の判定しきい値と
の比較判断によって、材料の表面劣化、硬化、疲労が相
対的にもしくは絶対値として診断される。この場合、表
面劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素としては、熱、
放射線、化学物質、水等による劣化、引張のび、硬さ、
疲労等の度合が適用される。また、試験体の標準試料か
ら求めた判定しきい値は、診断要素の基準値及び測定要
素の基準値がそれぞれ相関関係にあるように作成された
検量線を基にして定めておけば、精度の高く、しかも簡
便な定量診断が可能になる。
診断方法は、前記試験体が表面劣化、硬化、疲労等の度
合の診断装置に組み込まれた前記測定センサによって、
ＳＨ波からなる超音波が伝播され、ＣＰＵにより演算、
解析処理された減衰係数、周波数、波形、伝播時間、受
信感度などの測定要素の実測値が標準試料における表面
劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素の判定しきい値と
の比較判断によって、材料の表面劣化、硬化、疲労が相
対的にもしくは絶対値として診断される。この場合、表
面劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素としては、熱、
放射線、化学物質、水等による劣化、引張のび、硬さ、
疲労等の度合が適用される。また、試験体の標準試料か
ら求めた判定しきい値は、診断要素の基準値及び測定要
素の基準値がそれぞれ相関関係にあるように作成された
検量線を基にして定めておけば、精度の高く、しかも簡
便な定量診断が可能になる。
【０００８】
【作用】本発明は、試験体における内側に屈曲または湾
曲したコーナーの表面部分またはそのコーナー近くの表
面部分に、ＳＨ波からなる超音波が伝播されるととも
に、このときの減衰係数、周波数、波形、伝播時間、受
信感度などの測定要素が実測され、次いで、ＣＰＵによ
って減衰係数や周波数などの解析結果が演算処理され
る。
曲したコーナーの表面部分またはそのコーナー近くの表
面部分に、ＳＨ波からなる超音波が伝播されるととも
に、このときの減衰係数、周波数、波形、伝播時間、受
信感度などの測定要素が実測され、次いで、ＣＰＵによ
って減衰係数や周波数などの解析結果が演算処理され
る。
【０００９】得られた結果は、試験体の標準試料におけ
る判定しきい値と相対的に比較判断され、材料の表面劣
化、硬化、疲労が定量的に診断されるものである。した
がって試験体の表面部は非破壊的にに測定され、しか
も、ＳＨ波が縦波などの他のモードに変換する現象もな
いことから、前記測定要素が精度高く実測できるもので
ある。
る判定しきい値と相対的に比較判断され、材料の表面劣
化、硬化、疲労が定量的に診断されるものである。した
がって試験体の表面部は非破壊的にに測定され、しか
も、ＳＨ波が縦波などの他のモードに変換する現象もな
いことから、前記測定要素が精度高く実測できるもので
ある。
【００１０】また、前記標準試料に対して、前記診断要
素及び前記測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる
検量線を作成しておき、これに基づき測定要素の実測値
が比較判断されるようにすれば、相対的な定量診断がよ
り精度高く行えるものである。また、この検量線は、単
に定量測定をする上においても役に立つ。
素及び前記測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる
検量線を作成しておき、これに基づき測定要素の実測値
が比較判断されるようにすれば、相対的な定量診断がよ
り精度高く行えるものである。また、この検量線は、単
に定量測定をする上においても役に立つ。
【００１１】
【発明実施の形態】以下、本発明における内側に屈曲ま
たは湾曲したコーナー部分の表面劣化、硬化、疲労の、
診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法について、
その一実施例につき図を参照しながら説明する。
たは湾曲したコーナー部分の表面劣化、硬化、疲労の、
診断用測定センサ、診断装置、及び診断方法について、
その一実施例につき図を参照しながら説明する。
【００１２】図１は、表面劣化、硬化、疲労等の度合の
診断用測定センサ１を示す説明図で、診断用測定センサ
１は、例えば、鋼材料からなる試験体２における内側に
湾曲したコーナー部分の加工時に生じる表面硬化を測定
するものであり、その内部には、対となった超音波の発
信子３及び受信子４が備えられている。そして、前記発
信子３及び受信子４の前面部分には、前記コーナー部分
２ａを構成する内角部分に接するくさび部材５，６が配
置されている。またこの発信子３及び受信子４は、ＳＨ
波からなる超音波がくさび部材５，６内を伝播し、さら
に前記試験体２の表面方向にＳＨ波を発し、そして受信
できるように発信角度θ１及び受信角度θ２が構成さ
れ、外郭を構成するケース７に設けられた端子８ａ，８
ｂには、リード線９ａ，９ｂ及びケーブル１０ａ，１０
ｂが接続されるようになっている。
診断用測定センサ１を示す説明図で、診断用測定センサ
１は、例えば、鋼材料からなる試験体２における内側に
湾曲したコーナー部分の加工時に生じる表面硬化を測定
するものであり、その内部には、対となった超音波の発
信子３及び受信子４が備えられている。そして、前記発
信子３及び受信子４の前面部分には、前記コーナー部分
２ａを構成する内角部分に接するくさび部材５，６が配
置されている。またこの発信子３及び受信子４は、ＳＨ
波からなる超音波がくさび部材５，６内を伝播し、さら
に前記試験体２の表面方向にＳＨ波を発し、そして受信
できるように発信角度θ１及び受信角度θ２が構成さ
れ、外郭を構成するケース７に設けられた端子８ａ，８
ｂには、リード線９ａ，９ｂ及びケーブル１０ａ，１０
ｂが接続されるようになっている。
【００１３】なお、図示の診断用測定センサ１は前記コ
ーナー部分２ａに対向する部分が空間となるようにした
一体形のものであるが、発信子３及び受信子４がそれぞ
れ別体形式となったものでも適用できる。
ーナー部分２ａに対向する部分が空間となるようにした
一体形のものであるが、発信子３及び受信子４がそれぞ
れ別体形式となったものでも適用できる。
【００１４】そしてこの発信子３及び受信子４の背後に
は、図示しない振動制動用のダンパが設けられ、きれい
なパルスが得られるように配慮されている。また、ＳＨ
波を選択したのは、図２のように試験体２の前記コーナ
ー部２ａにおいて直進貫通するＳＨ波Ｘの他に、コーナ
ー部２ａの表面に沿って進行するＳＨ波Ｙが存在すると
いう新たに得られた知見に基づくものであり、そして縦
波等の他のモードに変換して受信波が複雑になる現象が
ないからでもある。この場合、ＳＨ波は周波数が０．５
〜１００ＭＨｚのパルスが望ましい。これは、０．５Ｍ
Ｈｚよりも小さいと波長が長くなりすぎるため測定精度
が低下し、１００ＭＨｚを越えると過度に減衰しやすく
なるからである。望ましくは１〜５ＭＨｚが好適であ
る。また、超音波の波形にパルス波を用いるのは、複雑
に干渉し合うことが少ないこと、受信波形の解析がしや
すく、試験体を無限媒体の個体として取り扱える性質が
あるからである。さらに、前記くさび部材５，６は、試
験体２との間の音響インピーダンスの差が少なく、超音
波の伝搬特性があり、かつ耐摩耗性の良好な材料から選
定される。例えば、鉛等の金属、アクリル、ポリカーボ
ネイト、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポ
リエーテルスルホン、ポリアセタール、ポリエチレンテ
レフタレート、ＡＢＳ樹脂、変性ポリフェニレンエーテ
ル等のポリマー、あるいはシリコンゴム、ウレタンゴ
ム、ハイカー等のゴムが用いられる。
は、図示しない振動制動用のダンパが設けられ、きれい
なパルスが得られるように配慮されている。また、ＳＨ
波を選択したのは、図２のように試験体２の前記コーナ
ー部２ａにおいて直進貫通するＳＨ波Ｘの他に、コーナ
ー部２ａの表面に沿って進行するＳＨ波Ｙが存在すると
いう新たに得られた知見に基づくものであり、そして縦
波等の他のモードに変換して受信波が複雑になる現象が
ないからでもある。この場合、ＳＨ波は周波数が０．５
〜１００ＭＨｚのパルスが望ましい。これは、０．５Ｍ
Ｈｚよりも小さいと波長が長くなりすぎるため測定精度
が低下し、１００ＭＨｚを越えると過度に減衰しやすく
なるからである。望ましくは１〜５ＭＨｚが好適であ
る。また、超音波の波形にパルス波を用いるのは、複雑
に干渉し合うことが少ないこと、受信波形の解析がしや
すく、試験体を無限媒体の個体として取り扱える性質が
あるからである。さらに、前記くさび部材５，６は、試
験体２との間の音響インピーダンスの差が少なく、超音
波の伝搬特性があり、かつ耐摩耗性の良好な材料から選
定される。例えば、鉛等の金属、アクリル、ポリカーボ
ネイト、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポ
リエーテルスルホン、ポリアセタール、ポリエチレンテ
レフタレート、ＡＢＳ樹脂、変性ポリフェニレンエーテ
ル等のポリマー、あるいはシリコンゴム、ウレタンゴ
ム、ハイカー等のゴムが用いられる。
【００１５】また、このくさび部材５，６は、超音波の
減衰などから、横波を選択基準とすれば、鋼材料の試験
体では、一般的には５００〜３０００ｍ／ｓの範囲が好
適する。これは、５００ｍ／ｓ未満では横波超音波の減
衰が大きくなって不具合となり、３０００ｍ／ｓよりも
大きいと鋼材料からなる試験体に対する横波入射角が得
られないからである。
減衰などから、横波を選択基準とすれば、鋼材料の試験
体では、一般的には５００〜３０００ｍ／ｓの範囲が好
適する。これは、５００ｍ／ｓ未満では横波超音波の減
衰が大きくなって不具合となり、３０００ｍ／ｓよりも
大きいと鋼材料からなる試験体に対する横波入射角が得
られないからである。
【００１６】このようにして構成された診断用測定セン
サ１のＳＨ波は、前記発信子３から試験体の表面部に伝
播し前記受信子４によって受信されるが、このとき前記
くさび部材５，６は試験体の表面に密着するような形状
面を備えた、送信面１１ａ及び受信面１１ｂが構成され
る。要するに、試験体２のコーナー部分２ａを構成する
内角面は平面同士の場合、フランジの環状端面及び円柱
面の場合があり、これらの面形状に適合する送信面１１
ａ及び受信面１１ｂが備えられる。また、試験体２の表
面部については、金属、セラミックスでは０〜５ｍｍ、
ポリマーでは０〜０．５ｍｍを目安としている。
サ１のＳＨ波は、前記発信子３から試験体の表面部に伝
播し前記受信子４によって受信されるが、このとき前記
くさび部材５，６は試験体の表面に密着するような形状
面を備えた、送信面１１ａ及び受信面１１ｂが構成され
る。要するに、試験体２のコーナー部分２ａを構成する
内角面は平面同士の場合、フランジの環状端面及び円柱
面の場合があり、これらの面形状に適合する送信面１１
ａ及び受信面１１ｂが備えられる。また、試験体２の表
面部については、金属、セラミックスでは０〜５ｍｍ、
ポリマーでは０〜０．５ｍｍを目安としている。
【００１７】また、前記発信角度θ１及び前記受信角度
θ２は、発信子３及び受信子４における振動面の法線１
２ａ，１２ｂと、送信面及び受信面の法線１３ａ，１３
ｂとがそれぞれなす角度により構成される。発信角度θ
１及び受信角度θ２は、横波超音波の入射臨界角近傍を
利用する。
θ２は、発信子３及び受信子４における振動面の法線１
２ａ，１２ｂと、送信面及び受信面の法線１３ａ，１３
ｂとがそれぞれなす角度により構成される。発信角度θ
１及び受信角度θ２は、横波超音波の入射臨界角近傍を
利用する。
【００１８】図３は、表面劣化、硬化、疲労の、診断装
置における概念的なシステムを示した構成図であり、Ｓ
Ｈ波からなる超音波を伝播する前記診断用測定センサ１
を装置に組み込むことによって、試験体２の表面劣化、
硬化、疲労が定量的に診断できるようになっている。要
するに、この診断用測定センサ１は、超音波の送受信を
制御するパルサ・レシーバ２１からのケーブル１０ａ，
１０ｂによってＳＨ波からなる超音波が試験体２に対し
て発信及び受信されるものである。
置における概念的なシステムを示した構成図であり、Ｓ
Ｈ波からなる超音波を伝播する前記診断用測定センサ１
を装置に組み込むことによって、試験体２の表面劣化、
硬化、疲労が定量的に診断できるようになっている。要
するに、この診断用測定センサ１は、超音波の送受信を
制御するパルサ・レシーバ２１からのケーブル１０ａ，
１０ｂによってＳＨ波からなる超音波が試験体２に対し
て発信及び受信されるものである。
【００１９】したがって、くさび部材５，６に構成され
た送信面１１ａ及び受信面１１ｂが前記試験体２に密接
され、ＳＨ波からなる超音波が送信面１１ａ及び受信面
１１ｂ間における試験体の表面部を介して伝播し、パル
サ・レシーバ２１のレシーバ側で受信される。そしてこ
の受信波は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に
変換されるとともに、表示用のディスプレイ２３を備え
たＣＰＵ２４によって演算処理される。この場合、ＣＰ
Ｕ２４では、測定結果から減衰係数、周波数、波形、伝
播時間、受信感度などが算出されるとともに、波形のパ
ターン解析などが行われる。
た送信面１１ａ及び受信面１１ｂが前記試験体２に密接
され、ＳＨ波からなる超音波が送信面１１ａ及び受信面
１１ｂ間における試験体の表面部を介して伝播し、パル
サ・レシーバ２１のレシーバ側で受信される。そしてこ
の受信波は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に
変換されるとともに、表示用のディスプレイ２３を備え
たＣＰＵ２４によって演算処理される。この場合、ＣＰ
Ｕ２４では、測定結果から減衰係数、周波数、波形、伝
播時間、受信感度などが算出されるとともに、波形のパ
ターン解析などが行われる。
【００２０】なお、前記ディスプレイ２３を備えたＣＰ
Ｕ２４は、図４で示されるように、パーソナルコンピュ
ータ２５として構成され、その集積回路のボード（図示
せず）には、パルサ・レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部
２２が組み込まれる場合にも適用される。
Ｕ２４は、図４で示されるように、パーソナルコンピュ
ータ２５として構成され、その集積回路のボード（図示
せず）には、パルサ・レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部
２２が組み込まれる場合にも適用される。
【００２１】したがって、本発明では、まず最初に、試
験体２の標準試料を対象にして、ＳＨ波からなる超音波
の減衰係数、周波数、伝搬時間、受信感度、波形のパタ
ーン解析などの測定要素によって判断された判定しきい
値が決定される。この場合、判定しきい値は、標準試料
における表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素に対
して、寿命などに対応した値を意味する。また、表面劣
化、硬化、疲労等の度合の診断要素は、熱、放射線、化
学物質、水等による劣化、接着強度、引張伸び、硬さ、
疲労などが対象になる。そして、精度高くしかも簡便に
定量診断するためには、標準試料における診断要素及び
減衰係数、周波数、伝搬時間などの測定要素の基準値を
それぞれ相関関係とした検量線が作成されていると好都
合である。これは、この検量線を基にして、前述した判
定しきい値が容易に設定できるからである。また、この
検量線は、単に定量測定をする際においても役に立つ。
験体２の標準試料を対象にして、ＳＨ波からなる超音波
の減衰係数、周波数、伝搬時間、受信感度、波形のパタ
ーン解析などの測定要素によって判断された判定しきい
値が決定される。この場合、判定しきい値は、標準試料
における表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断要素に対
して、寿命などに対応した値を意味する。また、表面劣
化、硬化、疲労等の度合の診断要素は、熱、放射線、化
学物質、水等による劣化、接着強度、引張伸び、硬さ、
疲労などが対象になる。そして、精度高くしかも簡便に
定量診断するためには、標準試料における診断要素及び
減衰係数、周波数、伝搬時間などの測定要素の基準値を
それぞれ相関関係とした検量線が作成されていると好都
合である。これは、この検量線を基にして、前述した判
定しきい値が容易に設定できるからである。また、この
検量線は、単に定量測定をする際においても役に立つ。
【００２２】次いで、試験体２に対して、同様な測定作
業を行い、得られた測定要素の実測値などを前記標準試
料における検量線を用いて判断し、試験体２の表面劣
化、硬化、疲労等の度合を定量的に診断する。そして、
測定要素の実測値がしきい値に至れば、使用不可と診断
される。
業を行い、得られた測定要素の実測値などを前記標準試
料における検量線を用いて判断し、試験体２の表面劣
化、硬化、疲労等の度合を定量的に診断する。そして、
測定要素の実測値がしきい値に至れば、使用不可と診断
される。
【００２３】図５は、前述した検量線を示した特性図で
あり、この図を参照しながら試験体２における硬さの診
断例について説明する。前記図５は普通鋼のＲ部の加工
時に生じた表面硬化を識別する検量線Ａを示した特性図
である。この場合、標準試料で実測した伝搬時間及び検
量線Ａから、表面硬さが相対的に判断され、非破壊で定
量的に判断される。なお、しきい値を図示のようにＨＲ
Ｃ５３と設定すれば、伝搬時間が１０．２１μｓを越え
た場合使用不可と診断される。
あり、この図を参照しながら試験体２における硬さの診
断例について説明する。前記図５は普通鋼のＲ部の加工
時に生じた表面硬化を識別する検量線Ａを示した特性図
である。この場合、標準試料で実測した伝搬時間及び検
量線Ａから、表面硬さが相対的に判断され、非破壊で定
量的に判断される。なお、しきい値を図示のようにＨＲ
Ｃ５３と設定すれば、伝搬時間が１０．２１μｓを越え
た場合使用不可と診断される。
【００２４】また、表面劣化、疲労度合の定量の場合
も、診断要素及び減衰係数、周波数、伝搬時間などの測
定要素をそれぞれ相関関係とした検量線が作成されれ
ば、同様にして診断ができる。
も、診断要素及び減衰係数、周波数、伝搬時間などの測
定要素をそれぞれ相関関係とした検量線が作成されれ
ば、同様にして診断ができる。
【００２５】なお、本実施例では、試験体２のコーナー
部分２ａについては、曲率半径を有する湾曲状の場合を
例示したが、鋭角、直角、鈍角で屈曲または湾曲する場
合にもすべて適用できる。
部分２ａについては、曲率半径を有する湾曲状の場合を
例示したが、鋭角、直角、鈍角で屈曲または湾曲する場
合にもすべて適用できる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、診断用
測定センサ１は小型軽量化されており、また、金属、コ
ンクリート、ガラスを含むセラミックス、ゴムを含むポ
リマーなどの各種材料において、内側に屈曲または湾曲
したコーナー部分２ａや、そのコーナー近くの部分２ｂ
の表面劣化、硬化、疲労等の度合を、比較的容易に定量
診断できるという利点を有する。
測定センサ１は小型軽量化されており、また、金属、コ
ンクリート、ガラスを含むセラミックス、ゴムを含むポ
リマーなどの各種材料において、内側に屈曲または湾曲
したコーナー部分２ａや、そのコーナー近くの部分２ｂ
の表面劣化、硬化、疲労等の度合を、比較的容易に定量
診断できるという利点を有する。
【００２７】また、この診断用測定センサ１を応用した
表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断装置及び診断方法
では、試験体２から測定した減衰係数、周波数、伝搬時
間、受信感度、波形のパターン解析などの測定要素の実
測値が試験体の標準試料から求めた判定しきい値と比較
判断されることにより、試験体の熱、放射線、化学物
質、水等による劣化、接着強度、引張伸び、硬さ、疲労
などの診断要素が相対的な関係で、しかも簡易に定量診
断ができるという利点を有する。この場合、診断要素及
び測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる検量線を
作成し、この検量線を基準にして、測定要素の実測値を
比較判断するようにすればより簡便で、しかも精度の高
い定量診断が可能になる。
表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断装置及び診断方法
では、試験体２から測定した減衰係数、周波数、伝搬時
間、受信感度、波形のパターン解析などの測定要素の実
測値が試験体の標準試料から求めた判定しきい値と比較
判断されることにより、試験体の熱、放射線、化学物
質、水等による劣化、接着強度、引張伸び、硬さ、疲労
などの診断要素が相対的な関係で、しかも簡易に定量診
断ができるという利点を有する。この場合、診断要素及
び測定要素の基準値がそれぞれ相関関係となる検量線を
作成し、この検量線を基準にして、測定要素の実測値を
比較判断するようにすればより簡便で、しかも精度の高
い定量診断が可能になる。
【図１】本発明、内側に屈曲または湾曲したコーナー部
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ
の一実施例を示す概念的な説明図。
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ
の一実施例を示す概念的な説明図。
【図２】試験体コーナー部におけるＳＨ波の伝播の様子
を示す概念的な説明図。
を示す概念的な説明図。
【図３】本発明、内側に屈曲または湾曲したコーナー部
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断装置の一実施
例を示す概念的な構成図。
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断装置の一実施
例を示す概念的な構成図。
【図４】本発明、内側に屈曲または湾曲したコーナー部
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ
の変形例を示す概念的な構成図。
分の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ
の変形例を示す概念的な構成図。
【図５】普通鋼のＲ部に対して、超音波のＳＨ波におけ
る伝搬時間から、加工時に生じた表面硬化を識別する検
量線Ａが示された特性図。
る伝搬時間から、加工時に生じた表面硬化を識別する検
量線Ａが示された特性図。
１ 診断用測定センサ ２ 試験体 ３ 発信子 ４ 受信子 ５ くさび部材 ６ くさび部材 ７ ケース ８ａ，８ｂ 端子 ９ａ，９ｂ リード線 １０ａ，１０ｂ ケーブル １１ａ 送信面 １１ｂ 受信面 ２１ パルサ・レシーバ部 ２２ Ａ／Ｄ変換部 ２３ ディスプレイ ２４ ＣＰＵ ２５ パーソナルコンピュータ
Claims (6)
- 【請求項１】 金属、コンクリート、ガラスを含むセラ
ミックス、ゴムを含むポリマーなどの各種材料からなる
試験体２における、内側に屈曲または湾曲したコーナー
部分２ａ、及び／またはこのコーナー近くの部分の表面
劣化、硬化、疲労が、対となった超音波の発信子３及び
受信子４を備えることによって非破壊接触で測定できる
ようにした表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定
センサにおいて、 前記発信子３及び受信子４は、前記コーナー部分２ａを
構成する内角部分に対向して配置され、しかも、横波の
剪断水平波（ＳＨ波）からなる超音波が前面部分に位置
するくさび部材５，６内を伝播するように、発信角度θ
１及び受信角度θ２がそれぞれ構成されていることを特
徴とする表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定セ
ンサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された測定センサ１の発
信子３及び受信子４が超音波の発信及び受信を制御する
パルサー・レシーバ部２１に接続され、また、パルサー
・レシーバ部２１には、前記受信子４側からの受信波を
デジタル変換するＡ／Ｄ変換部２２及び波形表示などに
用いるディスプレイ２３を備えた演算処理用のＣＰＵ２
４が接続されるようにした表面劣化、硬化、疲労等の度
合の診断装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載されたディスプレイ２３
を備えたＣＰＵ２４は、パーソナルコンピュータ２５と
して構成され、その集積回路のボードには、パルサー・
レシーバ部２１及びＡ／Ｄ変換部２２がそれぞれ組み込
まれている請求項２記載の表面劣化、硬化、疲労等の度
合の診断装置。 - 【請求項４】 金属、コンクリート、ガラスを含むセラ
ミックス、ゴムを含むポリマーなどの各種材料からなる
試験体２は、請求項２または請求項３記載の表面劣化、
硬化、疲労等の度合の診断装置に組み込まれた前記測定
センサ１によって、ＳＨ波からなる超音波が伝播され、
ＣＰＵ２４により演算、解析処理された減衰係数、周波
数、波形、伝播時間、受信感度などの測定要素の実測値
が標準試料における表面劣化、硬化、疲労等の度合の診
断要素の判定しきい値との比較判断によって、材料の表
面劣化、硬化、疲労等の度合が相対的に診断されるよう
にしたことを特徴とする表面劣化、硬化、疲労等の度合
の診断方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載された診断要素として、
熱、放射線、化学物質、水等による劣化、引張のび、硬
さ、疲労が適用されている請求項４記載の表面劣化、硬
化、疲労等の度合の診断方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載された試験体２の標準試
料から求めた判定しきい値は、診断要素の基準値及び測
定要素の基準値がそれぞれ相関関係にあるように作成さ
れた検量線を基にして定められている請求項４及び請求
項５に記載の表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8071039A JPH09236585A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ及び診断装置並びに診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8071039A JPH09236585A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ及び診断装置並びに診断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236585A true JPH09236585A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=13448991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8071039A Pending JPH09236585A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 表面劣化、硬化、疲労等の度合の診断用測定センサ及び診断装置並びに診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09236585A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472881B1 (ko) * | 2002-08-28 | 2005-03-08 | 주식회사 길종합건축사사무소 | 건축물 바닥슬래브의 열화도 평가방법 |
| JP2007057327A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2007121166A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2009216671A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Toyama Prefecture | 金型の非破壊検査方法とその装置 |
| EP2728345A1 (de) * | 2012-10-31 | 2014-05-07 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Randschichtcharakteristik eines Bauteils |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP8071039A patent/JPH09236585A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472881B1 (ko) * | 2002-08-28 | 2005-03-08 | 주식회사 길종합건축사사무소 | 건축물 바닥슬래브의 열화도 평가방법 |
| JP2007057327A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2007121166A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 高分子材料劣化診断法 |
| JP2009216671A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Toyama Prefecture | 金型の非破壊検査方法とその装置 |
| EP2728345A1 (de) * | 2012-10-31 | 2014-05-07 | MTU Aero Engines GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Randschichtcharakteristik eines Bauteils |
| WO2014067648A1 (de) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | MTU Aero Engines AG | Verfahren und vorrichtung zum ermitteln einer randschichtcharakteristik eines bauteils |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040623 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040628 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041025 |