(57)【要約】【課題】高い信頼性をもって高精度に損傷長を測定することができるようにする。【解決手段】被測定物に超音波振動を加える振動子（21a，21b）と、振動子から発振され被測定物を伝播する振動波を検知する振動検知センサ（22a，22b）と、振動子の発振を制御し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（28，29）とを備えた損傷長測定システムにおいて、振動子と振動検知センサは、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、演算処理装置は１または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以上の到達時間に基づいて損傷長さを計算し、出力する損傷長さを決定するようにした。【選択図】図１
2014194379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を備えた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、
前記演算処理装置は、１または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、算出された複数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。
【請求項２】
前記演算処理装置は、算出された前記３以上の到達時間に基づいて算出された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請求項１に記載の損傷長測定システム。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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ないし３のいずれかに記載の損傷長測定システム。
【請求項５】
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た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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８５９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、
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、を備えた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、
前記演算処理装置は、１または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、算出された複数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。
【０００９】
ここで、前記演算処理装置は、例えば、算出された前記３以上の到達時間に基づいて算出された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することが考えられる。
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、本出願の他の発明は、
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た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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る被測定物及び損傷長測定システムの構成例を示す説明図、（Ｂ）は振動子とセンサのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る損傷長測定システムにおける処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ振動検知センサにより検出され計測装置で解析された振動波形の例を示す波形図である。
【図４】振動検知センサにより検出され計測装置で解析された振動波形の一例を示す波形図である。
【図５】（Ａ）は実施形態の損傷長測定システムにより測定された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との関係でプロットした図、（Ｂ）は測定により得られた損傷長さの値の中から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プロットした図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ振動子とセンサのレイアウトの他の例を示す平面図である。
【図７】従来の損傷長測定システムの一構成例を示すブロック図である。
【図８】従来の損傷長測定システムにおいて計測される振動波形の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
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）
【図１】
2014194379.tif 000003
【図２】
2014194379.tif 000004
【図３】
2014194379.tif 000005
【図６】
2014194379.tif 000006
【図７】
2014194379.tif 000007
【図８】
2014194379.tif 000008
【図４】
2014194379.tif 000009
【図５】
2014194379.tif 000010