JPH10185883A

JPH10185883A - 磁気アコースティック・エミッションセンサ

Info

Publication number: JPH10185883A
Application number: JP34770196A
Authority: JP
Inventors: Keishin Ohara; 佳信尾原; Naoyuki Ashida; 直幸芦田
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、被検体に磁場を掛ける磁化器内に被検
体を設置していたため、現場で磁気ＡＥ波を測定するこ
とができなかった。ＡＥセンサは、通常、被検体に対し
て接着剤等で固定されていたため、ＡＥセンサを被検体
上でスライド移動させて磁気ＡＥ波を検出することがで
きなかった。【解決手段】本発明による磁気ＡＥセンサは、磁性体
よりなる被検体が発する磁気ＡＥ波を電気信号に変換す
る圧電体１，および該圧電体１に取り付けたダンピング
材２を有するＡＥ変換子５と、上記ＡＥ変換子５を内部
に収納するケース１５と、上記ケース１５の周囲に配置
したコイル１６よりなる磁化器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体が破壊また
は塑性変形するときに発生するアコースティック・エミ
ッション（Acoustic Emission ）波を圧電体によって検
出するセンサに関するものであり、特に、磁場変化に伴
って発生する磁気アコースティック・エミッション波を
検出する磁気アコースティック・エミッションセンサに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体が破壊または塑性変形するとき、そ
の内部に内部ひずみとして蓄えられていたエネルギーを
弾性波（音波および超音波）として放出する。この現象
をアコースティック・エミッションセンサ（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。

【０００３】ところで、材料に荷重をかけながらＡＥ波
を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捕捉する方法、いわゆるＡＥ法
は、「鉄鋼便覧」第３版、第ＩＶ巻第４６８ページに記
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。

【０００４】上記ＡＥ波の検出には、ＡＥ波を電気信号
に変換するＡＥセンサが用いられている。このようなＡ
Ｅセンサとして、ＡＥ変換子に圧電体を使用したもの
は、小型で、高感度であるため、研究室だけでなく、飛
行機の検査や原子炉などを設置した現場においてもＡＥ
波を計測することができる。しかしながら、発生するＡ
Ｅ波の周波数が特定されないので、共振周波数の異なる
圧電型のＡＥセンサを複数個試料に取り付ける必要があ
る。

【０００５】この共振周波数の問題を解決するためのＡ
Ｅセンサとしては、例えば、特開平６−３４１９７６号
公報、特願平７−２６０５２６号、特願平８−２５６７
３９号等において提案されたものがある。

【０００６】上記特開平６−３４１９７６号公報に提案
されたＡＥセンサは、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の
圧電体と、柱状の圧電体の底面及び円錐形の窪みの円錐
面に形成された電極と、円錐形の窪みに密着して嵌め込
まれたダンピング材とを備えたものである。これによれ
ば、圧電体の底面から入射したＡＥ波は、この圧電体を
透過した後、ダンピング材に入射するので、ＡＥ波は、
圧電体内でいつまでも共振することなく透過することと
なる。そのため、このＡＥセンサでは、被検体から発し
たＡＥ波を確実に検知して被検体の表面の変位を検出す
ることができる。しかも、ＡＥ変換子に圧電体を用いて
いるので、小型で、かつ高感度であるため、被検体への
取り付けが容易となる利点がある。しかしながら、上記
ＡＥセンサは、圧電体に設けられた円錐形の窪みにダン
ピング材を密着して嵌め込むことが困難であるため、圧
電体を透過したＡＥ波が圧電体とダンピング材の界面で
反射して再び圧電体内に入射され、その結果、フラット
な周波数特性を有するＡＥ信号波形が得られにくいとい
う問題点があった。

【０００７】この問題を解決するためになされたＡＥセ
ンサは、上記特願平７−２６０５２６号に提案されてお
り、その構成は、ほぼ円錐形の窪みを有する柱状の圧電
体と、柱状の圧電体の底面及び円錐形の窪みの円錐面に
形成された電極と、円錐形の窪みに対して金属の鋳造に
て圧電体に密着して嵌め込まれたダンピング材とを備え
たものである。これによれば、圧電体の底面から入射し
たＡＥ波は、この圧電体を透過した後、鋳造にて圧電体
に密着させたダンピング材に確実に入射し、圧電体とダ
ンピング材の界面による反射が低減されるので、圧電体
内で共振することなく透過することとなる。そのため、
このＡＥセンサでは、被検体から発したＡＥ波を検知し
て被検体の表面の変位を確実に検出することができる。
しかも、ＡＥ変換子に圧電体を用いているので、小型
で、かつ高感度であるため、被検体への取り付けが容易
となる利点がある。しかしながら、上記ＡＥセンサで
は、ダンピング材が鋳造されている圧電体の外周部分が
開放されているので、圧電体に入射したＡＥ波の一部が
ダンピング材に入射されずに圧電体内で共振してＡＥ信
号波形を振動させるため、よりフラットなＡＥ信号波形
を得ることが困難であるという問題がある。

【０００８】この問題を解決するためになされたＡＥセ
ンサは、上記特願平８−２５６７３９号に提案されてお
り、そのＡＥ変換子５は、図６に示すように、上面に窪
み１ａを有する柱状に形成された圧電体１と、上記圧電
体１の窪み１ａ，上面および外周部分を覆う構造に鋳造
され、柱状部分２ａと円錐台形形状部分２ｂとを有する
ダンピング材２と、上記圧電体１の底面１ｆ部分に電極
を介して形成されたアルミナ板３とを備えたものであ
る。そして、このＡＥ変換子５は、底部１３とフタ部１
４とを備えた外部ケース１２内に収納し、上記フタ部１
４にはＡＥ変換子５からの電気信号を外部回路に送るコ
ネクタ部分４が取り付けられている。これによれば、ア
ルミナ板３を介して圧電体１の底面１ｆから入射したＡ
Ｅ波は、圧電体１を透過した後に確実にダンピング材２
に入射して外部に放出され、圧電体１にはＡＥ波の共振
が残ることなく減衰するため、よりフラットな周波数波
形が得られ、その結果、ＡＥ波による被検体の表面の変
位をより正確に検出することができ、しかも、圧電体を
用いているので、小型で、かつ高感度であり、被検体へ
の取り付けも容易である。

【０００９】次に、図６に示したＡＥセンサにより被検
体からのＡＥ波を測定する方法を説明する。

【００１０】図７は、シャープペンシル芯を圧折して発
生した擬似ＡＥ波の測定系の概略構成を説明する模式図
である。

【００１１】ＡＥ波の測定系は、図７に示すように、伝
達媒体としてのアルミニウム板１０（アルミ合金２０３
４、寸法６００ｍｍ×６００ｍｍ×６０ｍｍ）と、アル
ミニウム板１０の表面に真空グリースで密着させた上記
のＡＥセンサ５と、ＡＥセンサ５で得られた信号を観測
するディジタルオシロスコープ８（横河電機社製、ＤＬ
１２００Ｅ）と、ディジタルオシロスコープ８を制御
し、ディジタルオシロスコープ８で得られたデータを記
録するパーソナルコンピュータ９（日本電気社製、ＰＣ
−９８０１ＶＸ）とから構成されている。ＡＥセンサ５
とディジタルオシロスコープ８とは、１．５ｍのケーブ
ルで直接接続されており、ディジタルオシロスコープ８
とパーソナルコンピュータ９とは、ＧＰ−ＩＢ（汎用イ
ンターフェース・バス）で接続されている。

【００１２】上記の構成において、ペンシル芯１１をア
ルミニウム板１０の裏面で圧折して擬似ＡＥ波を発生さ
せ、擬似ＡＥ波をアルミニウム板１０の表面に取り付け
たＡＥセンサ５により受波した。ディジタルオシロスコ
ープ８のトリガーモードをシングルショットにセットし
て得られた波形を図８に示す。なお、図８において、Ｐ
は、ＡＥ波の縦波、ＢＰは、被検体１１のブレークポイ
ント、ＰＥは、縦波Ｐの雑音、Ｓは、ＡＥ波の横波であ
る。図８に示すように、縦波Ｐがアルミニウム板１０の
表面に到達した時刻付近では、ほぼフラットな波形が得
られ、擬似ＡＥ波（特に縦波Ｐ）によるアルミニウム板
１０の表面の変位を正確に検出できることがわかる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】一方、繰り返し荷重を
受ける鉄鋼材料等は、転位構造や密度の変化、局所的な
すべり線の蓄積と応力分布の変化等に伴う微視亀裂の成
長により疲労破壊に至るが、このような鉄鋼材料等その
他の磁性体材料の内部の微視的構造変化は、磁気ＡＥと
磁気特性の発生挙動に影響を与える。すなわち、磁性体
材料の内部の微視的構造変化が起こっている箇所に磁気
を与えると、その部分から磁気ＡＥ波が発生するという
ことである。

【００１４】したがって、上記圧電体を使用したＡＥセ
ンサにより、この磁気ＡＥ波を検知することができる
が、そのためには磁場を発生させる磁化器の中に被検体
を設置し、かつこの被検体にＡＥセンサを取り付ける必
要がある（第１０回ＡＥ総合コンファレンス論文集〔平
成７年１１月〕ｐ７４；「磁気ＡＥによる低サイクル疲
労の損傷評価」関西大学工学部新家昇）。

【００１５】このように、磁気ＡＥ波を測定するために
は、被検体を磁化器内に設置する必要があるため、研究
室以外で測定することが困難であり、現場では測定でき
ないという問題がある。

【００１６】また、例えば、ガスボンベのタンクの磁気
ＡＥ波を測定するためには、タンクの内側に磁化器を設
置して磁場を掛け、その表側に磁気ＡＥセンサを配置し
て行うこととなるが、この場合、磁化器と磁気ＡＥセン
サを対応させてタンク上をスライド移動させながら測定
することは実際上不可能である。すなわち、上記ＡＥセ
ンサは、通常、被検体に対して接着剤等により固定され
ており、磁化器は、被検体に対してＡＥセンサを取り付
けた側の反対側に設置されるため、ＡＥセンサを被検体
上でスライド移動させて被検体の任意の場所の微視的構
造変化を検知することができないという問題がある。

【００１７】さらには、被検体の表裏にそれぞれＡＥセ
ンサと磁化器が設置されるため、磁化部分とセンサ部分
との距離があり、そのため、磁気ＡＥ波がＡＥセンサに
到達するまでに減衰して、その感度が低下してしまうお
それがあるという問題がある。

【００１８】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、現場で被検体の磁気ＡＥ波を測定することが
でき、かつ被検体上をスライド移動させて被検体の任意
の場所の微視的構造変化を検出することができ、しかも
磁気ＡＥ波を高感度に検出することができる磁気ＡＥセ
ンサを提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気アコー
スティック・エミッションセンサは、磁性体よりなる被
検体が発する磁気アコースティック・エミッション波を
電気信号に変換する圧電体，および該圧電体に取り付け
たダンピング材を有するアコースティック・エミッショ
ン変換子と、上記アコースティック・エミッション変換
子をその中に収納するケースと、上記ケースの周囲に配
置したコイルよりなる磁化器とを備えてなることを特徴
とするものである。

【００２０】また、本発明による磁気アコースティック
・エミッションセンサは、上記の磁気アコースティック
・エミッションセンサにおいて、上記磁化器は、上記ケ
ースの外周に巻き付けたコイルよりなることを特徴とす
るものである。

【００２１】さらには、本発明による磁気アコースティ
ック・エミッションセンサは、上記の磁気アコースティ
ック・エミッションセンサにおいて、上記磁化器は、上
記ケースの外周に配置した複数本の棒状コイルよりなる
ことを特徴とするものである。

【００２２】さらにまた、本発明による磁気アコーステ
ィック・エミッションセンサは、上記いずれかの磁気ア
コースティック・エミッションセンサにおいて、上記ケ
ースは、磁性体により構成してなることを特徴とするも
のである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る磁気アコー
スティック・エミッションセンサ（以下、「磁気ＡＥセ
ンサ」と略す）の実施の形態について、添付図面を参照
しながら説明する。

【００２４】実施の形態１．図１は、本発明による実施
の形態１の磁気ＡＥセンサを示した図であり、同図(a)
は、その断面模式図であり、同図(b) は、その底面図で
ある。

【００２５】図において、１は、ＡＥ波を電気信号に変
換する圧電体、２は、圧電体１に密着して形成したダン
ピング材、３は、圧電体１の底面に電極を介して取り付
けたアルミナ板、４は、圧電体１から電気信号を取り出
すコネクタ部分、５は、圧電体１とダンピング材２とア
ルミナ板３とを備えるＡＥ変換子、１２は、ＡＥ変換子
５等を収納する外部ケース、１３は、外部ケース１２の
底部、１４は、外部ケース１２のフタ部、１５は、その
内部にＡＥ変換子５を収納する内部ケース、１６は、内
部ケース１５の周囲に巻き付けられ、磁化器を構成する
コイル、１７は、コイル１６と外部ケース１２との隙間
に充填したシリコンコンパウンドである。

【００２６】まず、この実施の形態１による磁気ＡＥセ
ンサの構造を説明する。この実施の形態１による磁気Ａ
Ｅセンサは、図１に示すように、圧電体１とダンピング
材２とを有するＡＥ変換子５、このＡＥ変換子５を内部
に収納する内部ケース１５、この内部ケース１５の外周
に巻き付けたコイル１６よりなる磁化器、および内部ケ
ース１５を収納する外部ケース１２を備えるものであ
る。

【００２７】上記内部ケース１５は、その底部に穴があ
けられており、内部に収納するＡＥ変換子５のアルミナ
板３を露出させている。この内部ケース１５としては、
鉄、コバルト、ニッケル、フェライト等の磁性体材料に
より形成されている。また、この内部ケース１５の外周
には直径０．１〜０．５ｍｍのＵＥＷ線（ウレタンコー
ト線）からなるコイル１６が巻き付けられている。そし
て、このコイル１６は、電流を流すことで磁場を発生さ
せる磁化器を構成している。このコイル１６より発せら
れる磁場が被検体に掛けられたとき、被検体内部にひず
み等の微視的構造変化がある場合には、磁気ＡＥ波が発
せられることとなる。また、コイル１６に電流を流すこ
とにより、磁性体からなる内部ケース１５がその電磁効
果によって電磁石となる。

【００２８】上記外部ケース１２は、底部１３とフタ部
１４とを備えており、その材質としては、鉄、ニッケ
ル、コバルト、フェライト等の磁性体材料が使用されて
いる。また、この外部ケース１２は、その中に上記内部
ケース１５を収納し、外部ケース１２の内壁と収納して
いる内部ケース１５の外周に巻き付けたコイル１６との
間の空間には、シリコンコンパウンド１７を充填してい
る。このシリコンコンパウンド１７は、コイル１６の熱
を逃すとともに振動を吸収するための役目を果たしてい
る。また、底部１３には、上記内部ケース１５と同様に
ＡＥ変換子５のアルミナ板３を露出させるための穴が明
けられている。フタ部１４には、ＡＥ変換子５によって
磁気ＡＥ波を変換した電気信号を取り出すためのコネク
タ部分４が取り付けられている。

【００２９】つぎに、上記ＡＥ変換子５の構造について
説明する。図２は、上記ＡＥ変換子５の構造を示した断
面図であり、図３は、圧電体１の上面図である。

【００３０】上記ＡＥ変換子５は、図２に示すように、
柱状に形成された圧電体１と、この圧電体に密着して鋳
造されたダンピング材２と、圧電体１の底部に取り付け
たアルミナ板３とを備えるものである。また、上記圧電
体１の底面１ｆと窪み１ａ部分には、圧電体１によって
変換された電気信号を取り出す電極（図示せず。）が形
成されており、さらには、圧電体１の底面１ｆに形成さ
れた電極と上記ダンピング材２の上部には、電気信号出
力用のリード線４ａ，４ｂがそれぞれ接続されている。

【００３１】上記圧電体１は、ＡＥ波が入射されると誘
電分極を生じて電気を発生させるものであり、具体的に
は、直径３ｍｍ、高さ３ｍｍの円柱状からなるＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）によって形成されている。こ
の圧電体１の上面１ｅには、図２，および図３に示すよ
うに、逆円錐台形形状の窪み１ａが形成されている。ま
た、圧電体１の上面１ｅからその底部付近まで、圧電体
１の外径方向に延びた４つのスリット状の溝１ｃとを有
している。これら窪み１ａやスリット状の溝１ｃは、機
械的加工によって形成されたものである。

【００３２】上記逆円錐台形形状の窪み１ａは、円柱状
に形成された圧電体１の円柱軸とほぼ一致しており、そ
のサイズとしては、上底の直径２ｍｍ、下底の直径１ｍ
ｍ、高さ２．８ｍｍに形成されている。この窪み１ａを
逆円錐台形形状に形成することにより、圧電体１の底面
１ｆから入射したＡＥ波がこの窪み１ａから上記ダンピ
ング材２に効率よく放射されるようになる。

【００３３】また、上記スリット状の溝１ｃは、図３に
示すように、圧電体１の上面１ｅから見ると十字状に形
成されており、この溝１ｃの１つのサイズとしては、深
さ２．８ｍｍ、幅０．２ｍｍに形成されている。この十
字状に形成されたスリット状の溝１ｃは、圧電体１にお
ける不要な径方向振動を防止することができ、しかも、
上記逆円錐台形状の窪み１ａを機械加工で削って形成す
るときにおける圧電体１の割れや、ダンピング材２の鋳
造時における圧電体１の割れを防止することができると
いう２次的効果もある。

【００３４】上記ダンピング材２は、柱状部分２ａと、
逆円錐台形形状部分２ｂとを有しており、そのサイズと
しては、全体の高さが１４．５ｍｍ、柱状部分２ａの直
径が２０ｍｍ、逆円錐台形形状部分２ｂの下底が４．５
ｍｍである。また、このダンピング材は、その底部にお
いて上記圧電体１が０．５ｍｍ突出するように圧電体１
の窪み１ａ，上面１ｅ，および外周部分に密着した構造
に鋳造されたものである。このダンピング材２は、圧電
体１を透過したＡＥ波が再び圧電体１に入射されないよ
うに外部へ放出するためのものであり、圧電体１と密着
させている部分（逆円錐台形形状部分２ｂ）を逆円錐台
形形状に形成することにより、ダンピング材２に入射し
たＡＥ波を効率よく外部へ放出することができる。上記
ダンピング材２の材料としては、銀や鉛、ズズ等の金
属、あるいはこれらの合金が適しており、特に、融点が
２５０℃以下である半田等の低融点合金は、ダンピング
材２の鋳造時に圧電体１の圧電性能を低下させることが
ほとんどなく、しかも、鋳造しやすいため最適である。
なお、本実施の形態１に使用しているダンピング材２と
しては、具体的には、スズ約６０％、鉛約４０％を主成
分とし、少量の銀を添加した半田から形成されている。

【００３５】また、上記圧電体１の窪み１ａおよび底面
１ｆに形成された電極（図示せず）は、銀導電性接着剤
等を数十ミクロンの厚みで塗布焼き付けすることにより
形成され、これら電極を介して圧電体１によって変換さ
れたＡＥ波の電気信号を取り出すことができる。なお、
上記ダンピング材２における鋳造金属が鉛系の場合は、
圧電体１に形成された窪み１ａ内には、電極を形成する
ための銀導電性接着剤を塗布しなくても電気的接触がと
れるので、この場合、上記窪み１ａ内には電極を形成し
なくてもよい。

【００３６】上記アルミナ板３は、直径４．５ｍｍ、厚
み０．３５ｍｍの円盤形状に形成されたものであり、上
記圧電体１の底面１ｆ部分において電極を介して取り付
け、ＡＥ波が圧電体１の底面１ｆに効率よく入射される
ようにするためのものである。

【００３７】つぎに、上記磁気ＡＥセンサの製造方法に
ついて説明する。先ず、ＡＥ変換子５のダンピング材２
を鋳造するために、ダンピング材２とほぼ同じ外形のキ
ャビティを有する鋳型を準備する。そして、鋳型の底部
に圧電体１をセットする（圧電体セット工程）。このと
き、圧電体１の窪み１ａをキャビティの内側に向け、圧
電体１の底部が鋳型から少し出るようにしてセットす
る。このように圧電体１を鋳型にセットすることで、次
の工程でダンピング材２を鋳造すると、ダンピング材２
が圧電体１の窪み１ａ，上面１ｅ，および外周部分に密
着した構造に鋳造されることとなる。鋳型に圧電体１を
セットした後、鋳型のキャビティ内に、ダンピング材２
の材料となる溶融した半田を注入する（半田注入工
程）。このとき、半田を圧電体１の窪み１ａ内に隙間な
く充填する。そして、鋳型に半田を満たしたのち冷却し
（冷却工程）、そうすると、キャビティに沿った形状の
鋳物が形成され、ついで、鋳型から鋳物を脱型する（脱
型工程）。このとき、圧電体１は鋳物と密結合した状態
にあるので、鋳物の脱型と同時に鋳型から取り出され
る。鋳型から取り出された鋳物は、圧電体１の先端から
１５．０ｍｍの位置（カット面の直径２０ｍｍ）で不要
部分の半田をカットする（カット工程）。これにより、
圧電体１の外周部分に円錐形状のダンピング材２が鋳造
されたＡＥ変換子５がほぼ完成する。そして、不要部分
の半田をカットした後、ダンピング材２のカット面を研
磨する（カット部研磨工程）。この後、圧電体１の底部
に銀伝導性接着剤を塗布焼付けして電極を形成した後に
アルミナ板３を接着剤などで貼りつけて、圧電体１の底
部に形成した電極，およびダンピング材２の上部にそれ
ぞれリード線を接続すると、図２に示したＡＥ変換子５
が完成する。このように圧電体１にダンピング材２を鋳
造することで、ダンピング材２を圧電体１に対して、よ
り密着させて形成することができるため、よりフラット
な周波数特性を有するＡＥ変換子５が得られる。

【００３８】次いで、外周にコイル１６を巻き付けた内
部ケース１５を用意する。なお、このコイル１６の巻き
数によって電流を流したときの磁場の強さを調整するこ
とができる。そして、この内部ケース１５の中に上記Ａ
Ｅ変換子５を収める。このとき、磁気ＡＥ波の受波部と
なるアルミナ板３が内部ケース１５の底に明けられた穴
から露出するようにしておく。この後、ＡＥ変換子５を
収納した内部ケース１５を外部ケース１２の中に収め
る。このとき、外部ケース１２の内壁と内部ケース１５
に巻き付けたコイル１６との間に形成される隙間には、
シリコンコンパウンド１７を充填する。そして、外部ケ
ース１２のフタ部１４に取り付けたコネクタ４に、ＡＥ
変換子５より取り出したリード線を接続すると、図１に
示した磁気ＡＥセンサが完成する。

【００３９】つぎに、上記磁気ＡＥセンサの動作につい
て説明する。まず、測定対象の被検体（磁性体）に上記
磁気ＡＥセンサを当接させた状態で、内部ケース１５の
外周に巻き付けたコイル１６に数Ｈｚ〜数１００Ｈｚ、
好ましくは２Ｈｚ〜２００Ｈｚの交流電流を流す。そう
すると、コイル１６より磁場が発生し、この磁場が被検
体に掛かる。なお、コイル１６を巻き付けた内部ケース
１５や外部ケース１２が磁性体よりなるため、コイル１
６に電流を流すことにより、この内部ケース１５や外部
ケース１２が電磁石となりその磁力によって磁気ＡＥセ
ンサ自体を被検体にくっつけることができる。そして、
被検体内にひずみ等の微視的構造変化がみられる場合に
は、その部分から磁気ＡＥ波が発せられる。被検体から
発せられた磁気ＡＥ波は、アルミナ板３を介して圧電体
１に入射される。このとき、圧電体１ではこの磁気ＡＥ
波を電気信号に変換し、この電気信号は、リード線４
ａ，４ｂを通してコネクタ部分４に送られる。そうする
と、この電気信号はコネクタ部分４に接続された測定系
においてＡＥ波形図として表示される。このＡＥ波形図
に基づいてＡＥ波を発生した被検体の表面の変位が検出
されることとなる。一方、圧電体１を透過したＡＥ波
は、圧電体１の窪み１ａ，上面１ｅ，および外周部分に
密着して鋳造されたダンピング材２に入射されて、ＡＥ
波が圧電体１内で共振することなく圧電体１外に放出さ
れる。その結果、上記ＡＥ波形図は、振動のないフラッ
トな波形とすることができる。

【００４０】このように、上記実施の形態１による磁気
ＡＥセンサによれば、ＡＥ変換子５とコイル１６よりな
る磁化器とを一体化しているので、被検体の片側から磁
場を掛けるとともに、この磁場により発生した磁気ＡＥ
波を検知することができる。そのため、従来では不可能
であった現場においても被検体の磁気ＡＥ波を測定する
ことができ、かつ、磁気ＡＥ波を高感度に検出すること
ができる。また、コイル１６を巻き付けた内部ケース１
５や外部ケース１２を磁性体材料で形成することによ
り、コイル１６に電流を流すとこの内部ケース１５が電
磁石となるため、磁性体よりなる被検体に対して磁気Ａ
Ｅセンサを磁力によってくっつけることができ、その結
果、磁気ＡＥセンサ自体を被検体上において自由にスラ
イド移動させて被検体の任意の場所の微視的構造変化を
検出することができる。したがって、例えば、ガスボン
ベのタンクやビルの屋上に設置した貯水タンク等におい
て、その外側から上記磁気ＡＥセンサをスライド移動さ
せながら、タンクに生じつつある亀裂等を簡単に発見す
ることができる。

【００４１】実施の形態２．図４は、本発明による実施
の形態２の磁気ＡＥセンサを示した図であり、同図(a)
は、その断面模式図であり、同図(b) は、その底面図で
ある。図において、図１と同一符号は同一又は相当する
部分であるが、１８は、コイル１６を巻き付けた鉄芯で
ある。

【００４２】この実施の形態２による磁気ＡＥセンサ
は、磁気ＡＥ波を電気信号に変換するＡＥ変換子５と、
このＡＥ変換子５を中に収納する内部ケース１５と、さ
らにこの内部ケース１５をその中に収納する外部ケース
１２とを備えている。この実施の形態２による磁気ＡＥ
センサが、上記の実施の形態１のものと異なるところ
は、磁化器としては、鉄芯１８にコイル１６を巻き付け
た棒状コイルを内部ケース１５の外周に８つ配置して８
相コイルを構成しているということである。

【００４３】この８相コイルは、図５に示す回路図よ
り、並列に接続されており、したがって、磁化器として
使用するコイルには交流電流を流し、一方、被検体に対
してマグネットチャックとして使用するコイル（電磁石
として機能させるコイル）１６には直流電流を流すよう
にすることができる。

【００４４】このように、上記実施の形態２による磁気
ＡＥセンサによれば、内部ケース１５を中心にして８相
コイル１６を建てるようにすることで、８相のコイル１
６で位相差を作り出せることができ、その結果、位相を
ずらしたドライブ信号（磁化信号）を被検体に与えて、
その磁気ＡＥ波を測定することにより、さまざまな微視
的構造変化の解析を行うことができる。また、８相コイ
ル１６のうちのいくつかのコイル１６に直流電流を流し
て電磁石として使用し、かつ内部ケース１５や外部ケー
ス１２を磁性体で形成することでさらに磁力を強くする
ことができ、これにより、磁気ＡＥセンサを被検体上に
おいて磁石のようにしてくっつけることができ、その結
果、磁気ＡＥセンサ自体を被検体上において自由にスラ
イド移動させて被検体の任意の場所の微視的構造変化を
検出することができる。

【００４５】なお、本発明による磁気ＡＥセンサは、上
記実施の形態によるものに限定されず、例えば、圧電体
１は、円柱状に形成されたものではなく、三角柱形状，
四角柱形状などの柱状に形成したものでもよく、また、
ダンピング材２は、円柱形状，三角柱形状，四角柱形状
など種々の形状に鋳造したものでもよい。

【００４６】また、磁化器を構成するコイル１６は、内
部ケース１５の内周囲に配置してもよく、また、実施の
形態１のものと実施の形態２のものを組合せたものでも
よく、さらには、筒状の芯に巻き付けたコイルやバネ状
にしたコイル等を実施の形態２の如く配置するもの等で
もよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明による磁気アコースティック・エ
ミッションセンサによれば、磁性体よりなる被検体が発
する磁気アコースティック・エミッション波を電気信号
に変換する圧電体，および該圧電体に取り付けたダンピ
ング材を有するアコースティック・エミッション変換子
と、上記アコースティック・エミッション変換子をその
中に収納するケースと、上記ケースの周囲に配置したコ
イルよりなる磁化器とを備えてなることを特徴とするも
のであり、すなわち、ＡＥ変換子とコイルよりなる磁化
器とを一体化しているので、被検体の片側から磁場を掛
けるとともに、磁場により発生した磁気ＡＥ波を検知す
ることができ、そのため、従来では不可能であった現場
において被検体の磁気ＡＥ波を測定することができ、か
つ、磁気ＡＥ波を高感度に検出することができるという
効果がある。したがって、例えば、ガスボンベのタンク
やビルの屋上に設置した貯水タンク等において、その外
側からスライド移動させながらタンクに生じつつある亀
裂等を簡単に発見できるものが得られるという効果があ
る。

【００４８】また、本発明による磁気アコースティック
・エミッションセンサによれば、上記の磁気アコーステ
ィック・エミッションセンサにおいて、上記磁化器は、
上記ケースの外周に巻き付けたコイルよりなることを特
徴とするものであり、上記発明と同様に、ＡＥ変換子と
コイルよりなる磁化器とを一体化しているので、被検体
の片側から磁場を掛けるとともに、磁場により発生した
磁気ＡＥ波を検知することができるため、現場において
被検体の磁気ＡＥ波を測定することができ、かつ、磁気
ＡＥ波を高感度に検出することができるという効果があ
る。

【００４９】さらには、本発明による磁気アコースティ
ック・エミッションセンサによれば、上記の磁気アコー
スティック・エミッションセンサにおいて、上記磁化器
は、上記ケースの外周に配置した複数本の棒状コイルよ
りなることを特徴とするものであり、すなわち、ケース
を中心にして複数本の棒状コイルを建てるようにするこ
とで、該コイルにより位相差を作り出せることができ、
その結果、位相をずらしたドライブ信号（磁化信号）を
被検体に与えてその磁気ＡＥ波を測定することにより、
さまざまな微視的構造変化の解析を行うことができると
いう効果がある。さらには、複数本のコイルのうちのい
くつかのコイルに直流電流を流して電磁石として使用す
ることができ、これにより、磁気ＡＥセンサを被検体に
磁石のようにしてくっつけることができ、かつ、被検体
上を自由にスライド移動させながら磁気ＡＥ波を測定で
きるものが得られるという効果がある。

【００５０】さらにまた、本発明による磁気アコーステ
ィック・エミッションセンサによれば、上記いずれかの
磁気アコースティック・エミッションセンサにおいて、
上記ケースは、磁性体により構成してなることを特徴と
するものであり、これにより、コイルに電流を流すと上
記ケースが電磁石となるため、磁性体よりなる被検体に
対して磁気ＡＥセンサを磁力によってくっつけることが
でき、かつ、被検体上を自由にスライド移動させて被検
体の任意の場所の微視的構造変化を検出することができ
るものが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態１の磁気ＡＥセンサを
示す断面模式図（同図(a) ）および底面図（同図(b) ）
である。

【図２】実施の形態１の磁気ＡＥセンサにおけるＡＥ変
換子５の断面図である。

【図３】実施の形態１の磁気ＡＥセンサにおける圧電体
１の上面図である。

【図４】本発明による実施の形態２の磁気ＡＥセンサを
示す断面模式図（同図(a) ）および底面図（同図(b) ）
である。

【図５】実施の形態２の磁気ＡＥセンサにおけるコイル
（磁化器）の回路図である。

【図６】従来のＡＥセンサを示す断面模式図である。

【図７】ＡＥセンサにより被検体のＡＥ波を測定する測
定系の概略構成を示す模式図である。

【図８】図７の測定系で得られた疑似ＡＥ波の波形を示
すグラフである。

【符号の説明】

１圧電体１ａ窪み１ｂ窪みの円錐面１ｃ十字型の溝１ｄ窪みの底面１ｆ圧電体の底面２ダンピング材２ａダンピング材の柱状部分２ｂダンピング材の円錐台形形状部分３アルミナ板４コネクタ部分４ａ，４ｂリード線５ＡＥ変換子８ディジタルオシロスコープ９パーソナルコンピュータ１０アルミニウム板１１被検体１２外部ケース１３底部１４フタ部１５内部ケース１６コイル（磁化器）１７シリコンコンパウンド１８鉄芯ＰＡＥ波の縦波ＳＡＥ波の横波ＢＰ被検体のブレークポイントＰＥ縦波Ｐの雑音

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性体よりなる被検体が発する磁気アコ
ースティック・エミッション波を電気信号に変換する圧
電体，および該圧電体に取り付けたダンピング材を有す
るアコースティック・エミッション変換子と、上記アコースティック・エミッション変換子をその中に
収納するケースと、上記ケースの周囲に配置したコイルよりなる磁化器とを
備えてなることを特徴とする磁気アコースティック・エ
ミッションセンサ。
【請求項２】請求項１に記載の磁気アコースティック
・エミッションセンサにおいて、上記磁化器は、上記ケースの外周に巻き付けたコイルよ
りなることを特徴とする磁気アコースティック・エミッ
ションセンサ。
【請求項３】請求項１に記載の磁気アコースティック
・エミッションセンサにおいて、上記磁化器は、上記ケースの外周に配置した複数本の棒
状コイルよりなることを特徴とする磁気アコースティッ
ク・エミッションセンサ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の磁
気アコースティック・エミッションセンサにおいて、上記ケースは、磁性体により構成してなることを特徴と
する磁気アコースティック・エミッションセンサ。