(57)【要約】【課題】ＡＥ信号の検出の精度の低下を抑制する。【解決手段】検出素子８は、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を検出する。検出素子８は、当該検出素子８が試験体Ｔｓ１に直接接触するように構成されている。検出素子８のうち、試験体Ｔｓ１に接触する領域である接触領域Ｒｃ１の形状は点状である。センサ固定部７は、試験体Ｔｓ１に負荷を与える負荷処理が行われているときに、検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。【選択図】図２
2019105555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体に負荷を与える負荷処理が行われることにより、当該試験体において発生するＡＥ（Acoustic Emission）信号を検出するセンサユニットであって、
前記試験体において発生する前記ＡＥ信号を検出するための検出素子を備え、
前記検出素子は、当該検出素子が前記試験体に直接接触するように構成されており、
前記検出素子のうち、前記試験体に接触する領域である接触領域の形状は点状であり、
前記センサユニットは、さらに、
前記負荷処理が行われているときに、前記検出素子の前記接触領域が前記試験体に加える圧力を一定にする圧力一定部を備える
センサユニット。
【請求項２】
前記センサユニットは、さらに、
前記ＡＥ信号を電気信号に変換する信号変換部を備える
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記信号変換部は、少なくとも、マグネットおよびコイルを使用して構成される
請求項２に記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記信号変換部は、少なくとも、レバー、マグネットおよびコイルを使用して構成される
請求項２に記載のセンサユニット。
【請求項５】
前記センサユニットは、前記検出素子を含む２個の検出素子を備え、
前記センサユニットは、さらに、
前記２個の検出素子にそれぞれ対応付けられた２個の信号変換部を備え、
各前記信号変換部は、前記ＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項６】
前記２個の信号変換部は、少なくとも、マグネットおよびコイルを使用して構成される信号変換部を含む
請求項５に記載のセンサユニット。
【請求項７】
前記２個の信号変換部は、少なくとも、レバー、マグネットおよびコイルを使用して構成される信号変換部を含む
請求項５に記載のセンサユニット。
【請求項８】
前記センサユニットは、前記検出素子を含むｋ（３以上の整数）個の検出素子を備え、
前記センサユニットは、さらに、
前記ｋ個の検出素子にそれぞれ対応付けられたｋ個の信号変換部を備え、
各前記信号変換部は、前記ＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項９】
前記ｋ個の信号変換部には、それぞれ、ｋ個の信号処理部が対応付けられており、
各前記信号処理部は、
前記電気信号を増幅する増幅器と、
増幅された前記電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを含む
請求項８に記載のセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＥ（Acoustic Emission）信号を検出する機能を有するセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
試験体に欠陥が存在するか否かを判定する方法として、ＡＥ（Acoustic Emission）法が存在する。ＡＥ法では、試験体に負荷（圧力）を与えることにより、当該試験体において発生するＡＥ信号をセンサで検出する。
【０００３】
特許文献１，２には、ＡＥ法を使用した構成が開示されている。特許文献１では、試験体を支持する冶具にセンサを固定した構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。特許文献２では、ＡＥ信号の伝達を改善するための構成（以下、「関連構成Ｂ」ともいう）が開示されている。具体的には、関連構成Ｂでは、音響変換器が、試験体の構造に合わせて、変形自在な結合素子を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２４３７５３号公報
【特許文献２】特表２０１３−５０９５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
関連構成Ａでは、センサがＡＥ信号を検出するためには、当該ＡＥ信号が冶具を伝達する必要があり、ＡＥ信号の検出の精度が低いという問題がある。また、関連構成Ｂでは、センサがＡＥ信号を検出するためには、当該ＡＥ信号が結合素子を伝達する必要があり、ＡＥ信号の検出の精度が低いという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ＡＥ信号の検出の精度の低下を抑制することが可能なセンサユニット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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るセンサユニットは、試験体に負荷を与える負荷処理が行われることにより、当該試験体において発生するＡＥ（Acoustic Emission）信号を検出する。センサユニットは、前記試験体において発生する前記ＡＥ信号を検出するための検出素子を備え、前記検出素子は、当該検出素子が前記試験体に直接接触するように構成されており、前記検出素子のうち、前記試験体に接触する領域である接触領域の形状は点状であり、前記センサユニットは、さらに、前記負荷処理が行われているときに、前記検出素子の前記接触領域が前記試験体に加える圧力を一定にする圧力一定部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出素子は、前記試験体において発生する前記ＡＥ信号を検出する。前記検出素子は、当該検出素子が前記試験体に直接接触するように構成されている。前記検出素子のうち、前記試験体に接触する領域である接触領域の形状は点状である。圧力一定部は、試験体に負荷を与える前記負荷処理が行われているときに、前記検出素子の前記接触領域が前記試験体に加える圧力を一定にする。これにより、ＡＥ信号の検出の精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る試験装置全体の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図３】変形構成が適用されたセンサユニットの構成を示す図である。
【図４】変形構成が適用されたセンサユニットの構成を示す図である。
【図５】変形例１に係る信号変換部の構成を示す図である。
【図６】変形例２に係る信号変換部の構成を示す図である。
【図７】変形例３に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図８】変形例４に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図９】比較例に係る試験装置全体の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。
【００１１】
なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る試験装置５００全体の構成を示す概略図である。図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。
【００１３】
また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。
【００１４】
図１を参照して、試験装置５００は、負荷付与部Ｐｗ１と、冶具２０と、センサユニット１００と、増幅器４０と、Ａ／Ｄコンバータ５０と、処理器６０とを備える。図２は、実施の形態１に係るセンサユニット１００の構成を示す図である。なお、図２では、センサユニット１００に含まれない後述の試験体Ｔｓ１が示されている。また、図２では、センサユニット１００に含まれない負荷付与部Ｐｗ１は示されていない。
【００１５】
図１および図２を参照して、センサユニット１００は、ＡＥ（Acoustic Emission）センサＳＮ１と、センサ固定部７とを備える。なお、図１では、ＡＥセンサＳＮ１は簡略化して示されている。ＡＥセンサＳＮ１は、冶具２０に負荷が与えられることにより、試験対象である試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を、直接検出する。ＡＥセンサＳＮ１は、センサ固定部７により保持され、当該ＡＥセンサＳＮ１は、直接、試験体Ｔｓ１に接触する。なお、ＡＥセンサＳＮ１およびセンサ固定部７の詳細については後述する。
【００１６】
冶具２０は、板２１ａ，２１ｂと、複数の支持部２１ｃとを含む。板２１ｂには、複数の支持部２１ｃと、ＡＥセンサＳＮ１とが設けられる。複数の支持部２１ｃは、板２１ａを支持する。板２１ａには、試験体Ｔｓ１が取り付けられる。試験体Ｔｓ１は、ＡＥセンサＳＮ１と接触するように、板２１ａに取り付けられる。本実施の形態では、試験体Ｔｓ１のサイズは、ＡＥセンサＳＮ１のサイズよりも十分に小さい。
【００１７】
負荷付与部Ｐｗ１は、試験体Ｔｓ１に負荷（荷重）を与える機能を有する。本実施の形態では、一例として、負荷付与部Ｐｗ１は、板２１ａを介して、試験体Ｔｓ１に負荷を与える。負荷付与部Ｐｗ１は、垂直方向（Ｚ軸方向）に移動自在に構成される。負荷付与部Ｐｗ１は、例えば、アーム（図示せず）に接続されている。負荷付与部Ｐｗ１は、アーム（図示せず）の動きに従って、垂直方向（Ｚ軸方向）に沿って移動する。以下においては、負荷付与部Ｐｗ１が試験体Ｔｓ１に負荷を与える処理を、「負荷処理」ともいう。
【００１８】
センサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にするための部材である。センサ固定部７は、負荷付与部Ｐｗ１の動きに連動するように構成されている。また、センサ固定部７は、ＡＥセンサＳＮ１と試験体Ｔｓ１との距離が一定になるように、ＡＥセンサＳＮ１（後述の筐体Ｃｓ１）を保持している。
【００１９】
具体的には、センサ固定部７は、例えば、コの字状の金属で構成される。センサ固定部７の一方の端部は、負荷付与部Ｐｗ１に接続される。また、センサ固定部７の他方の端部は、ＡＥセンサＳＮ１の一部（後述の筐体Ｃｓ１）に接続される。
【００２０】
したがって、負荷処理が行われているときに、負荷付与部Ｐｗ１の移動に伴い、センサ固定部７は、当該負荷付与部Ｐｗ１の移動量と同じ移動量だけ、移動する。そのため、センサ固定部７に接続されているＡＥセンサＳＮ１（筐体Ｃｓ１）は、負荷付与部Ｐｗ１の移動量と同じ移動量だけ、移動する。
【００２１】
例えば、負荷付与部Ｐｗ１が下方向（−Ｚ方向）に０．１ミリだけ移動した場合、ＡＥセンサＳＮ１（筐体Ｃｓ１）も下方向（−Ｚ方向）に０．１ミリだけ移動する。これにより、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力は常に一定になる。すなわち、センサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする圧力一定部である。
【００２２】
次に、センサユニット１００の構成について説明する。図２を参照して、ＡＥセンサＳＮ１は、ＡＥ信号を検出する機能を有する。ＡＥセンサＳＮ１は、詳細は後述するが、負荷処理が行われることにより、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を検出する。
【００２３】
ＡＥセンサＳＮ１は、センサ感知部としての検出素子８と、信号変換部９と、筐体Ｃｓ１とを含む。検出素子８は、負荷処理が行われているときに、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を検出するための素子である。検出素子８は、当該検出素子８が試験体Ｔｓ１に直接接触するように構成されている。検出素子８は、高いヤング率を有する材料で構成される。検出素子８は、例えば、金属、セラミック等で構成される。
【００２４】
以下においては、検出素子８のうち、試験体Ｔｓ１に接触する領域を、「接触領域Ｒｃ１」または「Ｒｃ１」ともいう。検出素子８の形状は、一例として、円錐状である。そのため、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に点接触する。したがって、検出素子８の接触領域Ｒｃ１の形状は点状である。検出素子８の接触領域Ｒｃ１の面積は、例えば、０．３ｍｍ２以下であって、かつ、０より大きい。
【００２５】
筐体Ｃｓ１は、信号変換部９を保持するように構成されている。筐体Ｃｓ１は、例えば、金属で構成される。
【００２６】
信号変換部９は、圧電素子である。信号変換部９は、検出素子８に直接接続される。信号変換部９は、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を検出する機能を有する。具体的には、信号変換部９は、ＡＥ信号の周波数帯域に対し感度を有する。また、信号変換部９は、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する。試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号は、非常に微弱な信号である。そのため、信号変換部９により変換された電気信号も、非常に微弱な信号である。
【００２７】
信号変換部９は、増幅器４０に接続される（図１参照）。増幅器４０は、信号変換部９により変換された電気信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ５０は、増幅器４０により増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。
【００２８】
処理器６０は、変換されたデジタル信号（ＡＥ信号）の振幅および周波数を算出する。処理器６０は、当該振幅および周波数等により、試験体Ｔｓ１が有する不具合の種類を特定する。当該不具合は、例えば、試験体Ｔｓ１の内部に欠陥が存在するという不具合である。また、当該不具合は、試験体Ｔｓ１の内部に、クラック（亀裂）が存在するという不具合である。
【００２９】
次に、ＡＥ信号を検出するための処理（以下、「ＡＥ信号検出処理」ともいう）について説明する。ＡＥ信号検出処理では、負荷付与部Ｐｗ１が試験体Ｔｓ１に負荷を与える負荷処理が行われる。負荷処理が行われているときに、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）は、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を、当該試験体Ｔｓ１から直接検出する。なお、圧力一定部としてのセンサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。これにより、負荷処理が行われているときにおける、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の感度は一定である。
【００３０】
また、信号変換部９、増幅器４０、Ａ／Ｄコンバータ５０および処理器６０の各々が、前述した処理を行うことにより、試験体Ｔｓ１が不具合を有する場合、試験体Ｔｓ１が有する当該不具合の種類が特定される。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、検出素子８は、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を検出する。検出素子８は、当該検出素子８が試験体Ｔｓ１に直接接触するように構成されている。検出素子８のうち、試験体Ｔｓ１に接触する領域である接触領域Ｒｃ１の形状は点状である。センサ固定部７は、試験体Ｔｓ１に負荷を与える負荷処理が行われているときに、検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。これにより、ＡＥ信号の検出の精度の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施の形態によれば、センサ固定部７が、検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。そのため、負荷処理が行われているときにおける、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の感度を一定にすることができる。また、試験体Ｔｓ１と検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）との間に隙間が生じて、ＡＥ信号が伝播しない状態の発生を防ぐことができる。また、接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力が規定値より大きくなり、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の感度が劣化する状態の発生を防ぐことができる。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、検出素子８の形状は円錐状であり、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に点接触する。そのため、試験体Ｔｓ１が検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）より小さい場合でも、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に直接接触が可能である。したがって、感度の高いＡＥセンサＳＮ１を実現することができる。その結果、ＡＥ信号を感度よく検出できる。
【００３４】
ここで、本実施の形態の比較の対象となる比較例について説明する。以下においては、比較例における試験装置を、「試験装置Ｊ１」ともいう。試験装置Ｊ１は、関連構成Ａに示される装置と同様な構成を有する装置である。
【００３５】
図９は、比較例に係る試験装置Ｊ１全体の構成を示す概略図である。図９を参照して、試験装置Ｊ１は、試験装置５００と比較して、センサ固定部７を備えない点と、ＡＥセンサＳＮ１が、板２１ｂに設けられている点とが異なる。試験装置Ｊ１のそれ以外の構成は、試験装置５００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【００３６】
試験装置Ｊ１では、負荷付与部Ｐｗ１が、板２１ａを介して、試験体Ｔｓ１に負荷を与える負荷処理が行われた場合、試験体Ｔｓ１において発生したＡＥ信号は、板２１ａ、支持部２１ｃ、板２１ｂを伝播する。これにより、ＡＥセンサＳＮ１は、ＡＥ信号を検出する。
【００３７】
試験装置Ｊ１では、ＡＥ信号が支持部２１ｃ、板２１ｂを伝播するため、伝播ロスが生じる。そのため、試験体Ｔｓ１からＡＥセンサＳＮ１までの距離、支持部２１ｃ、板２１ｂ等により、ＡＥ信号が減衰する。そのため、試験装置Ｊ１では、微弱なＡＥ信号を、精度よく検出することはできないという問題がある。
【００３８】
また、試験装置Ｊ１では、冶具２０で発生するＡＥ信号による干渉により、試験体Ｔｓ１からのＡＥ信号を検出できない、または、ＡＥ信号を誤検出するという問題もある。
【００３９】
また、関連構成Ｂでは、ＡＥ信号（音響信号）が結合素子を伝播するため、ＡＥ信号は減衰する。そのため、微弱なＡＥ信号を、精度よく検出することはできないという問題がある。また、関連構成Ｂでは、結合素子よりも試験体が小さい場合、結合素子が試験体に確実に密着できず、ＡＥ信号を、精度よく検出することはできないという問題がある。
【００４０】
一方、本実施の形態の試験装置５００（ＡＥセンサＳＮ１）によれば、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に直接接触するため、伝播ロス等が生じることなく、ＡＥ信号を高精度に検出することができる。そのため、上記の各問題を解決することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態の検出素子８の形状は、円錐状以外の形状であってもよい。検出素子８の形状が、例えば、略半球状である構成（以下、「変形構成Ｃｔ１ａ」ともいう）としてもよい。図３は、変形構成Ｃｔ１ａが適用されたセンサユニット１００の構成を示す図である。以下においては、変形構成Ｃｔ１ａが適用された検出素子８のうち、試験体Ｔｓ１に接触する領域を、「接触領域Ｒｃ１」または「Ｒｃ１」ともいう。
【００４２】
図３を参照して、変形構成Ｃｔ１ａでは、検出素子８の表面は、曲面である。そのため、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に点接触する。したがって、検出素子８の接触領域Ｒｃ１の形状は点状（小さい面）である。検出素子８の接触領域Ｒｃ１の面積は、例えば、０．３ｍｍ２以下であって、かつ、０より大きい。
【００４３】
変形構成Ｃｔ１ａによれば、試験体Ｔｓ１が検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）より小さい場合、または、試験体Ｔｓ１の表面が曲面である場合においても、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に直接に接触が可能である。そのため、変形構成Ｃｔ１ａにおいても、検出素子８の形状が円錐状である構成と同様な効果が得られる。
【００４４】
すなわち、変形構成Ｃｔ１ａでは、負荷処理が行われているときにおける、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の感度を一定にすることができる。また、試験装置Ｊ１のように伝播ロス等が生じることなく、ＡＥ信号を高精度に検出することができる。
【００４５】
また、変形構成Ｃｔ１ａでは、試験体Ｔｓ１が検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）より小さい場合でも、検出素子８は、試験体Ｔｓ１に直接接触が可能である。したがって、感度の高いＡＥセンサＳＮ１を実現することができる。その結果、ＡＥ信号を感度よく検出できる。
【００４６】
また、変形構成Ｃｔ１ａでは、検出素子８の表面は曲面であるため、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の取り付け角度による、接触面積の変化量が小さい。したがって、取り付け角度による、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の感度の変化量を小さくすることができる。これにより、検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の取り付けを容易にすることができる。
【００４７】
なお、センサユニット１００においては、センサ固定部７の代わりに、変位センサ２２および可動台２３を利用した構成（以下、「変形構成Ｃｔ１ｂ」ともいう）としてもよい。図４は、変形構成Ｃｔ１ｂが適用されたセンサユニット１００の構成を示す図である。
【００４８】
変形構成Ｃｔ１ｂでは、板２１ｂ上に可動台２３が設けられる。可動台２３の上部には、ＡＥセンサＳＮ１が設けられる。可動台２３は、垂直方向（Ｚ軸方向）にＡＥセンサＳＮ１を移動させる機能を有する。また、変位センサ２２は、板２１ａと可動台２３との間に設けられる。
【００４９】
変位センサ２２は、板２１ａの撓み量を検出することにより、試験体Ｔｓ１の移動量を検出する。可動台２３は、負荷処理が行われているときに、試験体Ｔｓ１の移動量と同じ移動量だけ、垂直方向（Ｚ軸方向）にＡＥセンサＳＮ１を移動させる。これにより、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力は常に一定になる。すなわち、可動台２３は、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする圧力一定部である。変形構成Ｃｔ１ｂにおいても、センサ固定部７を使用した構成と同じ効果が得られる。
【００５０】
＜変形例１＞
以下においては、実施の形態１の構成を、「構成Ｃｔ１」ともいう。また、以下においては、本変形例の構成を「構成Ｃｔｍ１」ともいう。構成Ｃｔｍ１は、信号変換部に特徴を有する構成である。構成Ｃｔｍ１は、構成Ｃｔ１（実施の形態１）に適用される。
【００５１】
以下においては、構成Ｃｔｍ１が適用された信号変換部９を、「信号変換部９Ａ」ともいう。信号変換部９Ａは、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する。
【００５２】
図５は、変形例１に係る信号変換部９Ａの構成を示す図である。なお、説明のために、図５には、信号変換部９Ａ以外の構成要素（例えば、検出素子８）も示される。なお、構成Ｃｔｍ１では、筐体Ｃｓ１は、信号変換部９Ａを保持するように構成されている。
【００５３】
図５を参照して、信号変換部９Ａは、少なくとも、マグネット１３およびコイル１４を使用して構成される。具体的には、信号変換部９Ａは、振動板２４と、コア１２と、マグネット１３と、コイル１４とを含む。
【００５４】
振動板２４には、検出素子８が接続されている。振動板２４は、例えば、非磁性体で構成される。振動板２４は、当該振動板２４にＡＥ信号（微弱な信号）が伝播することにより、振動する板である。なお、ＡＥ信号の周波数の大きさに応じて、振動板２４の振動量も変化する。振動板２４の下面には、コア１２が接続されている。
【００５５】
コア１２の下端には、マグネット１３が接続される。コイル１４は、コア１２に接続されている。コア１２およびマグネット１３は、磁界を発生させるように、構成されている。
【００５６】
次に、信号変換部９Ａの動作について説明する。コア１２およびマグネット１３により発生している磁界が存在する状態において、検出素子８がＡＥ信号を検出した場合、当該ＡＥ信号により、振動板２４が振動する。当該振動板２４の振動に伴い、コア１２およびコイル１４が振動する。コイル１４の振動により電磁誘導が発生する。当該電磁誘導の発生により、ＡＥ信号の周波数および振幅に対応する電気信号が、コイル１４の両端に発生する。以上の動作により、信号変換部９Ａは、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する。
【００５７】
なお、試験体Ｔｓ１を構成する材料、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥またはクラックの大きさ等により、発生するＡＥ信号の周波数および振幅は変化する。なお、コア１２およびマグネット１３の各々を構成する材料の変更、コイル１４の巻数および長さの変更、コア１２とマグネット１３との距離の変更等により、ＡＥ信号における、感知可能な周波数帯域、ＡＥ信号の感度等を変化させることができる。
【００５８】
そのため、構成Ｃｔｍ１によれば、試験体Ｔｓ１を構成する材料、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥またはクラックの大きさ等に応じた、ＡＥ信号の周波数および振幅に容易に対応することができる。さらに、ノイズによる影響を軽減するため、ＡＥ信号のうち、所望の周波数帯付近のみを信号変換部９Ａが感知するようにしてもよい。これにより、ノイズをカットするフィルター効果も容易に実現出来る。
【００５９】
＜変形例２＞
以下においては、本変形例の構成を「構成Ｃｔｍ２」ともいう。構成Ｃｔｍ２は、信号変換部に特徴を有する構成である。構成Ｃｔｍ２は、構成Ｃｔ１（実施の形態１）に適用される。
【００６０】
以下においては、構成Ｃｔｍ２が適用された信号変換部９を、「信号変換部９Ｂ」ともいう。信号変換部９Ｂは、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する。
【００６１】
図６は、変形例２に係る信号変換部９Ｂの構成を示す図である。なお、説明のために、図６には、信号変換部９Ｂ以外の構成要素（例えば、検出素子８）も示される。なお、構成Ｃｔｍ２では、筐体Ｃｓ１は、信号変換部９Ｂを保持するように構成されている。
【００６２】
図６を参照して、信号変換部９Ｂは、少なくとも、レバー１１、マグネット１５およびコイル１６を使用して構成される。具体的には、信号変換部９Ｂは、振動板２４と、レバー１１と、マグネット１５と、コイル１６とを含む。
【００６３】
振動板２４には、検出素子８が接続されている。振動板２４の下面には、マグネット１５が接続されている。また、レバー１１は、長尺状の部材である。レバー１１は、例えば、非磁性体で構成される。レバー１１は、筐体Ｃｓ１の下端に固定されている。コイル１６は、マグネット１５およびレバー１１に接続されている。
【００６４】
次に、信号変換部９Ｂの動作について説明する。検出素子８がＡＥ信号を検出した場合、当該ＡＥ信号により、振動板２４が振動する。当該振動板２４の振動に伴いマグネット１５が振動する。マグネット１５が振動することにより、コイル１６の周囲の磁界が変化する。コイル１６の振動により電磁誘導が発生する。当該電磁誘導の発生により、ＡＥ信号の周波数および振幅に対応する電気信号が、コイル１６の両端に発生する。以上の動作により、信号変換部９Ｂは、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する。
【００６５】
なお、試験体Ｔｓ１を構成する材料、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥またはクラックの大きさ等により、発生するＡＥ信号の周波数および振幅は変化する。なお、変形例１と同様に、マグネット１５を構成する材料の変更、コイル１６の特性（巻数、長さ）の変更等により、ＡＥ信号における、感知可能な周波数帯域、ＡＥ信号の感度等を変化させることができる。
【００６６】
そのため、構成Ｃｔｍ２によれば、試験体Ｔｓ１を構成する材料、試験体Ｔｓ１に存在する、欠陥またはクラックの大きさ等に応じた、ＡＥ信号の周波数および振幅に対応することができる。さらに、ノイズによる影響を軽減するため、ＡＥ信号のうち、所望の周波数帯付近のみを信号変換部９Ｂが感知するようにしてもよい。これにより、ノイズをカットするフィルター効果も容易に実現出来る。
【００６７】
また、構成Ｃｔｍ２では、コアが不要である。そのため、ＡＥセンサＳＮ１の小型化を実現することができる。
【００６８】
＜変形例３＞
以下においては、本変形例の構成を「構成Ｃｔｍ３」ともいう。構成Ｃｔｍ３は、２種類の信号変換部を使用した構成である。構成Ｃｔｍ３は、構成Ｃｔ１（実施の形態１）に適用される。以下においては、構成Ｃｔｍ３が適用されたセンサユニット１００を、「センサユニット１００Ａ」ともいう。センサユニット１００Ａは、実施の形態１のセンサユニット１００と同様に、試験装置５００に含まれる。
【００６９】
図７は、変形例３に係るセンサユニット１００Ａの構成を示す図である。なお、図７には、センサユニット１００Ａに含まれない構成（後述の信号処理部Ｐ１、処理器６０）も示される。
【００７０】
図７を参照して、センサユニット１００Ａは、図２のセンサユニット１００と比較して、ＡＥセンサＳＮ１の代わりに、２つのＡＥセンサＳＮ１を含む点が異なる。センサユニット１００Ａのそれ以外の構成および機能は、センサユニット１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【００７１】
以下においては、構成Ｃｔｍ３が適用されたＡＥセンサＳＮ１を、「ＡＥセンサＳＮ１Ａ」ともいう。構成Ｃｔｍ３では、２つのＡＥセンサＳＮ１の一方が、ＡＥセンサＳＮ１Ａである。２つのＡＥセンサＳＮ１の他方は、図２のＡＥセンサＳＮ１と同じ構成および機能を有する。すなわち、２つのＡＥセンサＳＮ１の他方に相当するＡＥセンサＳＮ１は、圧電素子である信号変換部９を含む。センサユニット１００Ａは、ＡＥセンサＳＮ１，ＳＮ１Ａを含む。
【００７２】
ＡＥセンサＳＮ１Ａは、図２のＡＥセンサＳＮ１と比較して、信号変換部９の代わりに信号変換部９Ｃを含む。ＡＥセンサＳＮ１Ａのそれ以外の構成および機能は、図２のＡＥセンサＳＮ１と同様なので詳細な説明は繰り返さない。すなわち、センサユニット１００Ａは、２個の検出素子８を備える。２個の検出素子８の各々の構成および機能は、実施の形態１の検出素子８と同様である。そのため、当該２個の検出素子８の各々は、試験体Ｔｓ１に直接接触する。
【００７３】
なお、構成Ｃｔｍ３では、筐体Ｃｓ１は、信号変換部９，９Ｃ（ＡＥセンサＳＮ１，ＳＮ１Ａ）を保持するように構成されている。筐体Ｃｓ１には、実施の形態１と同様に、センサ固定部７が接続されている。そのため、センサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、ＡＥセンサＳＮ１，ＳＮ１Ａの各々が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。したがって、構成Ｃｔｍ３では、圧力一定部としてのセンサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、各検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。
【００７４】
また、当該２個の検出素子８は、それぞれ、信号変換部９，９Ｃに対応付けられている。信号変換部９，９Ｃには、それぞれ、２個の信号処理部Ｐ１が対応付けられている。２個の信号処理部Ｐ１の各々は、増幅器４０とＡ／Ｄコンバータ５０とを含む。
【００７５】
信号変換部９Ｃは、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する。信号変換部９Ｃは、少なくとも、マグネット１５およびコイル１６を使用して構成される。具体的には、信号変換部９Ｃは、振動板２４と、マグネット１５と、コイル１６とを含む。信号変換部９Ｃの構成は、図６の信号変換部９Ｂからレバー１１を除いた構成と同じ構成である。信号変換部９Ｃは、信号変換部９Ｂと同様な動作により、検出素子８が検出したＡＥ信号を電気信号に変換する。
【００７６】
信号変換部９に対応する信号処理部Ｐ１に含まれる増幅器４０およびＡ／Ｄコンバータ５０の各々は、実施の形態１と同様な処理を行う。また、信号変換部９Ｃに対応する信号処理部Ｐ１に含まれる増幅器４０およびＡ／Ｄコンバータ５０の各々は、実施の形態１と同様な処理を行う。処理器６０は、２つのＡ／Ｄコンバータ５０により変換された２つのデジタル信号（ＡＥ信号）から、実施の形態１と同様に、ＡＥ信号の振幅および周波数を算出する。
【００７７】
構成Ｃｔｍ３では、例えば、信号変換部９が感知可能な、ＡＥ信号の周波数帯域、信号変換部９におけるＡＥ信号の感度、信号変換部９Ｃが感知可能な、ＡＥ信号の周波数帯域等を変化させることにより、広い周波数帯域のＡＥ信号の検出を容易に実現出来る。
【００７８】
また、構成Ｃｔｍ３では、例えば、信号変換部９が感知可能な、ＡＥ信号の振幅範囲、信号変換部９ＣにおけるＡＥ信号の感度等を変化させることにより、ＡＥ信号の広範囲な振幅を検出することが容易に実現出来る。
【００７９】
以上説明したように、本変形例によれば、構成の異なる２種類の信号変換部を使用することにより、広い周波数帯域のＡＥ信号、ＡＥ信号の広範囲な振幅等を検出することができる。
【００８０】
なお、構成Ｃｔｍ３では、信号変換部９Ｃを図５の信号変換部９Ａに置き換えてもよい。また、構成Ｃｔｍ３では、信号変換部９Ｃを図６の信号変換部９Ｂに置き換えてもよい。前述したように、信号変換部９Ｂは、少なくとも、レバー１１、マグネット１５およびコイル１６を使用して構成される。
【００８１】
また、構成Ｃｔｍ３では、信号変換部９を、信号変換部９の特性と異なる特性を有する信号変換部に置き換えてもよい。以上のような置き換えを行っても、実施の形態１、変形例１，２等で得られる効果と同様な効果が得られる。
【００８２】
＜変形例４＞
以下においては、本変形例の構成を「構成Ｃｔｍ４」ともいう。構成Ｃｔｍ４は、３個の検出素子８を使用した構成である。構成Ｃｔｍ４は、構成Ｃｔ１（実施の形態１）に適用される。以下においては、構成Ｃｔｍ４が適用されたセンサユニット１００を、「センサユニット１００Ｂ」ともいう。センサユニット１００Ｂは、実施の形態１のセンサユニット１００と同様に、試験装置５００に含まれる。
【００８３】
図８は、変形例４に係るセンサユニット１００Ｂの構成を示す図である。なお、図８には、センサユニット１００Ｂに含まれない構成（信号処理部Ｐ１、処理器６０）も示される。
【００８４】
図８を参照して、センサユニット１００Ｂは、図２のセンサユニット１００と比較して、ＡＥセンサＳＮ１の代わりに、ｋ個のＡＥセンサＳＮ１を含む点が異なる。ｋは、３以上の整数である。図８では、ｋが３である場合の構成が示される。センサユニット１００Ｂのそれ以外の構成および機能は、センサユニット１００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【００８５】
３個のＡＥセンサＳＮ１の各々の構成および機能は、図２のＡＥセンサＳＮ１と同様なので詳細な説明は繰り返さない。３個のＡＥセンサＳＮ１は、それぞれ、３個の検出素子８を含む。すなわち、センサユニット１００Ｂは、３個の検出素子８を含む。３個の検出素子８の各々の構成および機能は、実施の形態１の検出素子８と同様である。そのため、当該３個の検出素子８の各々は、試験体Ｔｓ１に直接接触する。
【００８６】
また、３個のＡＥセンサＳＮ１は、それぞれ、３個の信号変換部９を含む。すなわち、センサユニット１００Ｂは、３個の信号変換部９を含む。３個の信号変換部９は、それぞれ、３個の検出素子８に対応付けられる。各信号変換部９は、ＡＥ信号を電気信号に変換する機能を有する。
【００８７】
なお、構成Ｃｔｍ４では、筐体Ｃｓ１は、３個の信号変換部９（３個のＡＥセンサＳＮ１）を保持するように構成されている。筐体Ｃｓ１には、実施の形態１と同様に、センサ固定部７が接続されている。そのため、センサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、３個のＡＥセンサＳＮ１の各々が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。したがって、構成Ｃｔｍ４では、圧力一定部としてのセンサ固定部７は、負荷処理が行われているときに、各検出素子８の接触領域Ｒｃ１が試験体Ｔｓ１に加える圧力を一定にする。
【００８８】
構成Ｃｔｍ４では、平面視（ＸＹ面）において、３個の検出素子８の位置が、それぞれ、正三角形の３つの頂点になるように、当該３個の検出素子８は設けられる。そのため、試験体Ｔｓ１の３箇所から、それぞれ、３つのＡＥ信号を検出することができる。
【００８９】
また、３個の信号変換部９には、それぞれ、３個の信号処理部Ｐ１が対応付けられている。３個の信号処理部Ｐ１の各々は、増幅器４０と、Ａ／Ｄコンバータ５０とを含む。構成Ｃｔｍ４における試験装置５００は、３個の増幅器４０と、３個のＡ／Ｄコンバータ５０とを含む。３個の増幅器４０の各々は、同じ特性および性能を有する。例えば、３個の増幅器４０の各々は、同じ利得、同じ位相特性、および、同じスルーレートの特性を有する。
【００９０】
また、３個のＡ／Ｄコンバータ５０の各々は、同じ性能を有する。例えば、３個のＡ／Ｄコンバータ５０の各々は、同じ分解能で、電気信号をデジタル信号に変換する。
【００９１】
次に、ＡＥ信号を検出するための処理（以下、「ＡＥ信号検出処理Ｂ」ともいう）について説明する。ＡＥ信号検出処理Ｂでは、負荷付与部Ｐｗ１が試験体Ｔｓ１に負荷を与える負荷処理が行われる。負荷処理が行われているときに、３つの検出素子８（ＡＥセンサＳＮ１）の各々は、試験体Ｔｓ１において発生するＡＥ信号を、当該試験体Ｔｓ１から直接検出する。これにより、試験体Ｔｓ１の３箇所から、それぞれ、３つのＡＥ信号が検出される。
【００９２】
３個の信号変換部９は、それぞれ、当該３つのＡＥ信号を電気信号に変換する。なお、３個の信号変換部９は、同一のタイミングで動作する。３個の増幅器４０は、それぞれ、３つの電気信号（ＡＥ信号）を増幅する。なお、３個の増幅器４０は、同一のタイミングで動作する。
【００９３】
次に、３個のＡ／Ｄコンバータ５０は、それぞれ、増幅された３つの電気信号をデジタル信号に変換する。なお、３個のＡ／Ｄコンバータ５０は、同一のタイミングで動作する。
【００９４】
処理器６０は、変換された３つのデジタル信号（ＡＥ信号）の各々の振幅および周波数を算出する。処理器６０は、３つのＡＥ信号の振幅を比較することにより、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥部（例えば、クラック）の位置を特定する。
【００９５】
以上説明したように、本変形例によれば、試験体Ｔｓ１の３箇所から、それぞれ、３つのＡＥ信号を検出することができる。そして、当該３つのＡＥ信号を使用して、欠陥部（例えば、クラック）の位置を特定することができる。
【００９６】
なお、処理器６０は、３つのＡＥ信号の位相差を算出することにより、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥部の位置を特定してもよい。また、処理器６０は、３つのＡＥ信号の検出時間差を算出することにより、試験体Ｔｓ１に存在する欠陥部の位置を特定してもよい。
【００９７】
なお、上記の例では、３個の増幅器４０が同じ特性および性能を有する場合の処理を説明したが、これに限定されない。３個の増幅器４０の各々が有する特性（利得、位相特性、スルーレート等）が異なる場合、処理器６０が、３つのＡＥ信号に対し、適切な補正をかけることにより、欠陥部の位置を特定してもよい。
【００９８】
なお、構成Ｃｔｍ４では、３個の信号変換部９を、３個の信号変換部９Ａ（図５）に置き換えてもよい。また、構成Ｃｔｍ４では、３個の信号変換部９を、３個の信号変換部９Ｂ（図６）に置き換えてもよい。また、構成Ｃｔｍ４では、３個の信号変換部９を、３個の信号変換部９Ｃ（図７）に置き換えてもよい。
【００９９】
また、変形例４では、ｋが３である場合の構成を説明したが、ｋは２または４以上である構成としてもよい。
【０１００】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態、各変形例を自由に組み合わせたり、実施の形態、各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。
【０１０１】
例えば、図１のセンサ固定部７と、図４の変位センサ２２および可動台２３とを組み合わせた構成としてもよい。当該構成では、センサ固定部７および可動台２３が選択的に使用される。例えば、センサ固定部７が使用される場合、可動台２３は動作しない。
【符号の説明】
【０１０２】
７  センサ固定部、８  検出素子、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ  信号変換部、１１  レバー
１３，１５  マグネット、１４，１６  コイル、２０  冶具、４０  増幅器、５０  Ａ／Ｄコンバータ、１００，１００Ａ，１００Ｂ  センサユニット、５００，Ｊ１  試験装置、Ｐｗ１  負荷付与部、ＳＮ１，ＳＮ１Ａ  ＡＥセンサ、Ｔｓ１  試験体。
【図１】
2019105555.tif 000003
【図２】
2019105555.tif 000004
【図３】
2019105555.tif 000005
【図４】
2019105555.tif 000006
【図５】
2019105555.tif 000007
【図６】
2019105555.tif 000008
【図７】
2019105555.tif 000009
【図８】
2019105555.tif 000010
【図９】
2019105555.tif 000011