(57)【要約】【課題】試験費用および試験工数を増やすことなく既存設備のままで被試験体に異常が発生したことを確実に判定することができる加振試験方法、加振試験プログラムおよび加振試験装置を提供する。【解決手段】被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験方法、加振試験プログラムおよび加振試験装置は、被試験体の加振信号波形を計測し、被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測し、計測した加振信号波形の歪度を演算し、計測した出力信号波形の歪度を演算し、演算した加振信号波形の歪度と演算した出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて被試験体に異常が発生した否かを判定する。【選択図】図７
2017125824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、
前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測ステップと、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記加振信号波形計測ステップにて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むことを特徴とする加振試験方法。
【請求項２】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、
前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測ステップと、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記入力信号波形計測ステップにて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むことを特徴とする加振試験方法。
【請求項３】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、
前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むことを特徴とする加振試験方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１つに記載の加振試験方法であって、
前記異常判定ステップでは、前記被試験体が正常状態と看做せる前記相関関係を予め設定し、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの離れ度合が予め定めた所定の基準離れ度合から逸脱した場合に前記被試験体に異常が発生したと判定することを特徴とする加振試験方法。
【請求項５】
請求項４に記載の加振試験方法であって、
前記異常判定ステップは、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの前記離れ度合に対する発生頻度の分布である離れ度合分布を演算する離れ度合分布演算ステップを含み、
前記離れ度合が前記基準離れ度合を逸脱した場合とは、前記離れ度合分布の前記離れ度合が大きい側の片側検定において有意水準によって設定されている棄却域に入る場合であることを特徴とする加振試験方法。
【請求項６】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、
前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測ステップと、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記加振信号波形計測ステップにて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする加振試験プログラム。
【請求項７】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、
前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測ステップと、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記入力信号波形計測ステップにて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする加振試験プログラム。
【請求項８】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、
前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、
前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算ステップと、
前記第１歪度演算ステップにて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップと
を含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする加振試験プログラム。
【請求項９】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、
前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測手段と、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、
前記加振信号波形計測手段にて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、
前記出力信号波形計測手段にて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算手段と、
前記第１歪度演算手段にて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする加振試験装置。
【請求項１０】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、
前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測手段と、
前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、
前記入力信号波形計測手段にて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、
前記出力信号波形計測手段にて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算手段と、
前記第１歪度演算手段にて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする加振試験装置。
【請求項１１】
被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、
前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、
前記出力信号波形計測手段にて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、
前記出力信号波形計測手段にて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算手段と、
前記第１歪度演算手段にて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とする加振試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験方法、加振試験プログラムおよび加振試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験として、例えば、被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形（具体的には応力または歪を検知する検知部からの信号波形）を計測する試験が従来から知られている。ここで、被試験体の応力または歪を検知する検知部としては、被試験体に接触して検知する接触型のもの（例えば、電気抵抗の変化を利用して歪を検知する歪ゲージや圧電素子の電圧の変化を利用して、すなわちピエゾ効果を利用して歪を検知する歪センサ）や、被試験体に非接触で検知する非接触型のもの（例えば、被試験体から発する熱による赤外線を利用して応力を検知する赤外線応力計）を例示できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような加振試験では、被試験体がクラック（具体的には亀裂やひび割れ）、破損等の異常が発生するまで、被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体の出力箇所での出力信号波形（応力または歪の信号波形）をモニターしているのであるが、このように出力信号波形を単にモニターしているだけでは、いつ異常が発生したかを判定することが困難である。
【０００５】
すなわち、従来の加振試験では、例えば、出力信号波形を目視により異常な波形を確認した場合に異常と判定したり、或いは、出力信号波形に対する上限値や下限値といった閾値を予め設定しておき、出力信号波形がこの閾値を超えたときに異常と判定（具体的には警報を発生）したりしている。しかし、出力信号波形は、検知部の周囲の温度変化や検知部の位置ズレ等の検知部に加わる突発的な外力等の外的要因により被試験体の応力または歪に対して本来の信号波形になっていないことが多い。
【０００６】
このため、たとえ目視により異常な波形を確認したところで、或いは、たとえ出力信号波形の上限値や下限値といった閾値を予め設定しておいたとしても、被試験体が正常状態であるにも拘わらず、被試験体に異常が発生したと誤判定したり、被試験体に異常が発生したにも拘わらず、被試験体が正常状態であると誤判定したりすることがある。
【０００７】
図１２は、被試験体の複数の出力箇所での出力信号波形Ｗｏの時間的変化を示すグラフである。
【０００８】
図１２に示すように、出力信号波形Ｗｏは、温度ドリフトや、応力または歪を検知する検知部（例えば歪みゲージ）の位置ずれ、被試験体の固定姿勢の微妙な変化等により、出力信号波形の絶対値変化や振幅の変化が多く発生しており（図１２中のλ参照）、出力信号波形の目視や、単純な閾値の設定では、被試験体に異常が発生したと確実に判定することができていないのが実情である。
【０００９】
この点に関し、特許文献１は、被試験体にひずみゲージを貼着するとともに、撮影画像に基づく温度変化量から逸散エネルギー画像を作成できる赤外線カメラを設置し、被試験体に繰返し荷重を載荷しながら、ひずみゲージの値と逸散エネルギーの値を同時計測し、双方の計測結果から疲労破壊の開始点と疲労破壊の進展の可否を特定する加振試験方法を開示している。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の加振試験方法では、別途赤外線カメラが必要となることや、多数の箇所に歪ゲージを貼り付ける場合に各箇所の撮影が必要となることから試験費用および試験工数が増える。
【００１１】
そこで、本発明は、試験費用および試験工数を増やすことなく既存設備のままで被試験体に異常が発生したことを確実に判定することができる加振試験方法、加振試験プログラムおよび加振試験装置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】
【００１２】
本発明らは、前記課題を解決するために、鋭意研鑽を重ねた結果、被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験において、被試験体に異常が生じた場合、被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形において確率分布の左右対称性が崩れる一方で、被試験体の加振信号波形において確率分布の左右対称性がある程度維持されることに着目し、出力信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）と加振信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）との相関関係に基づいて被試験体に異常が発生した否かを判定することで、被試験体に異常が発生したことを確実に判定することができることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
例えば、被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験において、被試験体に異常が生じた場合、被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形において確率分布の左右対称性が崩れる一方で、被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形（加振信号波形の一例）において確率分布の左右対称性がある程度維持されることに着目し、出力信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）と入力信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）との相関関係に基づいて被試験体に異常が発生した否かを判定することで、被試験体に異常が発生したことを確実に判定することができることを見出した。
【００１４】
また、被試験体に繰り返し荷重を与えて被試験体を試験する加振試験において、被試験体に異常が生じた場合、被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形のうち一の出力信号波形において確率分布の左右対称性が崩れる一方で、他の出力信号波形（加振信号波形の他の例）において確率分布の左右対称性がある程度維持されることに着目し、一の出力信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）と他の信号波形の歪度（ｓｋｅｗｎｅｓｓ：スキューネス）との相関関係に基づいて被試験体に異常が発生した否かを判定することで、被試験体に異常が発生したことを確実に判定することができることを見出した。
【００１５】
本発明は、かかる知見に基づくものであり、次の第１態様から第３態様の加振試験方法、加振試験プログラムおよび加振試験装置を提供する。
【００１６】
（１−１）第１態様の加振試験方法
本発明に係る第１態様の加振試験方法は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測ステップと、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記加振信号波形計測ステップにて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
（１−２）第２態様の加振試験方法
本発明に係る第２態様の加振試験方法は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測ステップと、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記入力信号波形計測ステップにて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
（１−３）第３態様の加振試験方法
本発明に係る第３態様の加振試験方法は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験方法であって、前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
（２−１）第１態様の加振試験プログラム
本発明に係る第１態様の加振試験プログラムは、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測ステップと、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記加振信号波形計測ステップにて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２０】
（２−２）第２態様の加振試験プログラム
本発明に係る第２態様の加振試験プログラムは、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測ステップと、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記入力信号波形計測ステップにて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２１】
（２−３）第３態様の加振試験プログラム
本発明に係る第３態様の加振試験プログラムは、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置の加振試験プログラムであって、前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算ステップと、前記出力信号波形計測ステップにて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算ステップと、前記第１歪度演算ステップにて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算ステップにて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定ステップとを含むステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２２】
（３−１）第１態様の加振試験装置
本発明に係る第１態様の加振試験装置は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、前記被試験体の加振信号波形を計測する加振信号波形計測手段と、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、前記加振信号波形計測手段にて計測した前記加振信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、前記出力信号波形計測手段にて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算手段と、前記第１歪度演算手段にて演算した前記加振信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
（３−２）第２態様の加振試験装置
本発明に係る第２態様の加振試験装置は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、前記被試験体の入力箇所に加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形を計測する入力信号波形計測手段と、前記被試験体の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、前記入力信号波形計測手段にて計測した前記入力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、前記出力信号波形計測手段にて計測した前記出力信号波形の歪度を演算する第２歪度演算手段と、前記第１歪度演算手段にて演算した前記入力信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
（３−３）第３態様の加振試験装置
本発明に係る第３態様の加振試験装置は、被試験体に繰り返し荷重を与えて前記被試験体を試験する加振試験装置であって、前記被試験体の複数の出力箇所の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形を計測する出力信号波形計測手段と、前記出力信号波形計測手段にて計測した前記複数の出力信号波形のうちの一の出力信号波形の歪度を演算する第１歪度演算手段と、前記出力信号波形計測手段にて計測した前記複数の出力信号波形のうちの他の出力信号波形の歪度の演算する第２歪度演算手段と、前記第１歪度演算手段にて演算した前記一の出力信号波形の歪度と前記第２歪度演算手段にて演算した前記他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて前記被試験体に異常が発生した否かを判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る第１態様から第３態様の加振試験方法および加振試験プログラムにおいて、前記異常判定ステップでは、前記被試験体が正常状態と看做せる前記相関関係を予め設定し、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの離れ度合が予め定めた所定の基準離れ度合から逸脱した場合に前記被試験体に異常が発生したと判定する態様を例示できる。本発明に係る第１態様から第３態様の加振試験装置において、前記異常判定手段では、前記被試験体が正常状態と看做せる前記相関関係を予め設定し、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの離れ度合が予め定めた所定の基準離れ度合から逸脱した場合に前記被試験体に異常が発生したと判定する態様を例示できる。
【００２６】
本発明に係る第１態様から第３態様の加振試験方法および加振試験プログラムにおいて、前記異常判定ステップは、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの前記離れ度合に対する発生頻度の分布である離れ度合分布を演算する離れ度合分布演算ステップを含み、前記離れ度合が前記基準離れ度合を逸脱した場合とは、前記離れ度合分布の前記離れ度合が大きい側の片側検定において有意水準によって設定されている棄却域に入る場合である態様を例示できる。本発明に係る第１態様から第３態様の加振試験装置において、前記異常判定手段は、前記正常状態と看做せる前記相関関係からの前記離れ度合に対する発生頻度の分布である離れ度合分布を演算する離れ度合分布演算手段を備え、前記離れ度合が前記基準離れ度合を逸脱した場合とは、前記離れ度合分布の前記離れ度合が大きい側の片側検定において有意水準によって設定されている棄却域に入る場合である態様を例示できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、試験費用および試験工数を増やすことなく既存設備のままで被試験体に異常が発生したことを確実に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る加振試験方法を実施する加振試験装置の試験状態の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す加振試験装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図３】被試験体に異常が発生する前の出力信号波形（前）の一例と異常が発生した後の出力信号波形（後）の一例との時間的変化を並べて示すグラフである。
【図４】出力信号波形計測ステップにて計測した出力信号波形の歪度の時間的変化を示すグラフである。
【図５】被試験体に異常が発生する前の入力信号波形の一例と異常が発生した後の入力信号波形の一例との時間的変化を並べて示すグラフである。
【図６】入力信号波形の歪度と出力信号波形の歪度と相関関係を示すグラフである。
【図７】入力信号波形の歪度と異常が発生した場所に最も近い出力箇所の出力検知部からの出力信号波形の歪度との被試験体が正常状態と看做せる相関関係に対して異常が発生したサンプリングサイクルの歪度の相関関係を大きく表したグラフである。
【図８】正常状態と看做せる相関関係からの離れ度合の時間的変化を示すグラフである。
【図９】正常状態と看做せる相関関係からの離れ度合に対する発生頻度の分布である離れ度合分布の一例を示すグラフである。
【図１０】加振試験装置における加振試験処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１に示す加振試験装置において、被試験体の複数の入力箇所に加える圧力の入力信号波形を計測する場合を示す模式図である。
【図１２】被試験体の複数の出力箇所での出力信号波形の時間的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る加振試験方法を実施する加振試験装置１００の試験状態の一例を示す模式図である。
【００３１】
加振試験装置１００は、加振装置２００により被試験体Ｅに繰り返し荷重を与えて被試験体Ｅを試験するものである。加振試験装置１００は、被試験体Ｅの１箇所の入力箇所Ｐｉに加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形Ｗｉを受け付ける入力信号波形入力部１１０と、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに荷重を加えたことによる被試験体Ｅの互いに異なる複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）（ｎは２以上の整数）（計測箇所）の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）を受け付ける出力信号波形入力部１２０と、記憶部１３０と、表示出力部１４０と、制御部１５０と、読取部１６０とを備えている。加振試験装置１００は、加振装置２００を備えていてもよい。
【００３２】
ここで、被試験体Ｅは、加振試験を行うものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、構造物を挙げることができる。
【００３３】
入力信号波形Ｗｉは、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに加える圧力を検知する入力検知部Ｔｉから出力される。入力検知部は、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに加える荷重（力）を電気信号に変換できるものであれば、何れの検知部も用いることができる。入力検知部としては、代表的には、ロードセルを挙げることができる。入力検知部Ｔｉは、加振装置２００と被試験体Ｅとの間に設けられる。この例では、入力検知部Ｔｉは、ロードセルとされている。
【００３４】
出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）は、被試験体Ｅの出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の応力または歪を検知する出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）から出力される。出力検知部は、被試験体Ｅの出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の応力または歪を電気信号に変換できるものであれば、何れの検知部も用いることができる。出力検知部としては、被試験体Ｅに接触して検知する接触型のもの（例えば、電気抵抗の変化を利用する歪ゲージや圧電素子の電圧の変化を利用する歪センサ）や、被試験体Ｅに非接触で検知する非接触型のもの（例えば、赤外線を利用する赤外線応力計）を例示できる。この例では、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）は、歪ゲージとされている。なお、出力検知部として、赤外線応力計を用いる場合、入力信号波形Ｗｉおよび出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）は、赤外線応力計からの出力画像に対して画像処理を行って入力信号波形Ｗｉおよび各出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）に対応する画像領域を分割することで得ることができる。
【００３５】
加振装置２００は、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに予め定めた所定の圧力を断続的に（この例では押圧力と引っ張り力とを周期的に）加えるアクチュエータ部２１０を備えている。加振装置２００は、被試験体Ｅに繰り返し荷重を与えることができるものであれば、何れのものでもよく、例えば、電動式のものや、油圧式のものを挙げることができる。この例では、加振装置２００は、電動式のものとされ、制御部１５０の指示の下、作動制御される。
【００３６】
入力信号波形入力部１１０は、入力検知部Ｔｉからの配線を接続する接続端子１１１と、入力検知部Ｔｉからの入力信号波形Ｗｉを制御部１５０に入力するための入力信号波形入力インターフェイス１１２とを備えている。
【００３７】
出力信号波形入力部１２０は、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）からの配線を接続する接続端子１２１と、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）からの出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）を制御部１５０に入力するための出力信号波形入力インターフェイス１２２とを備えている。
【００３８】
なお、図１において、符号Ｍは記録媒体を示している。記録媒体Ｍについては後述する。
【００３９】
次に、加振試験装置１００のシステム構成（ハードウェア構成およびソフトウェア構成）について図２を参照しながら以下に説明する。
【００４０】
図２は、図１に示す加振試験装置１００のシステム構成の一例を示すブロック図である。
【００４１】
［加振試験装置のハードウェア構成］
先ず、加振試験装置１００のハードウェア構成について図２を参照しながら以下に説明する。
【００４２】
図２に示すように、記憶部１３０は、制御部１５０のデータラインに電気的に接続されている。記憶部１３０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３１ｂ等のメモリ装置１３１、および、フラッシュメモリ、ハードディスク装置等の記録装置１３２を備えている。
【００４３】
表示出力部１４０は、液晶表示パネル等の表示装置１４１を備えており、制御部１５０の出力系に接続されている。表示装置１４１は、制御部１５０からの出力表示情報を表示画面に表示する構成とされている。さらに、表示出力部１４０は、制御部１５０からの出力表示情報を印刷する印刷装置１４２を備えている。
【００４４】
制御部１５０は、記憶部１３０の記録装置１３２に予め格納（インストール）された加振試験プログラムＰＰを実行することによって、制御部１５０に必要な各種の機能を実現するように構成されている。詳しくは、制御部１５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算処理装置（コンピュータの一例）で構成されており、記録装置１３２に予め格納された加振試験プログラムＰＰ等のソフトウェアプログラムをメモリ装置１３１のＲＡＭ１３１ｂ上にロードして実行することにより、各種の処理を行うようになっている。メモリ装置１３１のＲＡＭ１３１ｂは、制御部１５０に対して作業用のワークエリアを提供する。ここで、記録装置１３２には、読取部１６０からの加振試験プログラムＰＰが予め格納（インストール）される。
【００４５】
読取部１６０は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等の記録媒体Ｍを読み取る読取装置１６１を備えている。記録媒体Ｍには、加振試験プログラムＰＰが予め記録されている。
【００４６】
なお、記録媒体Ｍは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録ディスクの他、ＵＳＢ（登録商標）メモリやＳＤメモリカード（登録商標）であってもよい。また、加振試験プログラムＰＰは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリやＳＤメモリカードを介して取得したものには限定されず、図示しないプログラムサーバからインターネット等の通信手段を介してダウンロードされたものであってもよい。
【００４７】
［加振試験装置のソフトウェア構成］
次に、加振試験装置１００のソフトウェア構成について図２を参照しながら以下に説明する。なお、以下では、入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する例について説明する。
【００４８】
図２に示すように、制御部１５０は、入力信号波形計測手段Ｑ１（加振信号波形計測手段の一例）と、出力信号波形計測手段Ｑ２とを備える手段として機能する。すなわち、加振試験プログラムＰＰは、入力信号波形計測手段Ｑ１に対応する入力信号波形計測ステップ（加振信号波形計測ステップの一例）と、出力信号波形計測手段Ｑ２に対応する出力信号波形計測ステップとを含むステップを制御部１５０に実行させる。
【００４９】
（入力信号波形計測ステップ）
入力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形Ｗｉを計測する。詳しくは、入力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、入力検知部Ｔｉにて検知して入力信号波形入力部１１０における接続端子１１１および入力信号波形入力インターフェイス１１２を介して送られてきた入力信号波形Ｗｉのアナログ信号を予め定めた所定のサンプリング周波数（例えば２５６Ｈｚ）でサンプリングして量子化し、符号化してデジタル信号に変換し（Ａ／Ｄ変換し）、変換したデジタル信号を記憶部１３０における記録装置１３２に、時間情報（例えば経過時間または時刻）と共に順次記憶していく。
【００５０】
ここで、試験時間の認識としては、例えば、被試験体Ｅに荷重を与える毎に入力信号波形Ｗｉと共に試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記憶部１３０に記憶する態様や、被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の周期を予め記憶しておくと共に被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の回数をカウントして周期および回数から試験時間を算出する態様を例示できる。この例では、被試験体Ｅに荷重を与える毎に入力信号波形Ｗｉと共に試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記録装置１３２に記憶している。
【００５１】
（出力信号波形計測ステップ）
出力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに荷重を加えたことによる被試験体Ｅの複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）を計測する。詳しくは、出力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）にて検知して出力信号波形入力部１２０における接続端子１２１および出力信号波形入力インターフェイス１２２を介して送られてきた出力信号波形Ｗｏのアナログ信号を予め定めた所定のサンプリング周波数（例えば２５６Ｈｚ）でサンプリングして量子化し、符号化してデジタル信号に変換し（Ａ／Ｄ変換し）、変換したデジタル信号を記憶部１３０における記録装置１３２に、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対応する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）および時間情報（例えば日時情報）と共に順次記憶していく。
【００５２】
ここで、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の認識としては、例えば、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対応する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）を人為的に予めメモ書きしておく態様や、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対応する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）を記憶部１３０に記憶する態様を挙げることができる。また、試験時間の認識としては、例えば、被試験体Ｅに荷重を与える毎に出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）と共に試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記憶部１３０に記憶する態様や、被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の周期を予め記憶しておくと共に被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の回数をカウントして周期および回数から試験時間を算出する態様を例示できる。この例では、被試験体Ｅに荷重を与える毎に出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）と共に出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）および試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記録装置１３２に記憶している。
【００５３】
なお、図２において説明していない第１歪度演算手段Ｑ３、第２歪度演算手段Ｑ４および異常判定手段Ｑ５等については、後ほど説明する。
【００５４】
図３は、被試験体Ｅに異常が発生する前の出力信号波形Ｗｏ（前）の一例と異常が発生した後の出力信号波形Ｗｏ（後）の一例との時間的変化を並べて示すグラフである。図３において、上側に凸の波形が被試験体Ｅの伸びている状態を表しており、下側に凸の波形が被試験体Ｅの縮んでいる状態を表している。
【００５５】
図３に示すように、出力信号波形Ｗｏにおいて異常発生時点βを境とした異常発生前の出力信号波形Ｗｏ（前）と異常発生後の出力信号波形Ｗｏ（後）とで波形形状が異なっている。図３に示す例では、異常発生後の出力信号波形Ｗｏ（後）は、上側に凸の波形の上部がカットされたような形状となっている。これは、異常発生後の出力信号波形Ｗｏ（後）が、異常（例えばクラック）を間にして、加振装置２００により被試験体Ｅを押すときには、異常の影響が少なく（例えばクラックが塞がって）被試験体Ｅに対して加振装置２００からの力が入り易いものの、加振装置２００により被試験体Ｅを引っ張るときには、異常が影響して（例えばクラックが広がって）被試験体Ｅに対して加振装置２００からの力があまり入り難いためであると考えられる。このように、異常発生前の出力信号波形Ｗｏ（前）と異常発生後の出力信号波形Ｗｏ（後）との波形形状が異なることで、出力信号波形Ｗｏにおいて確率分布の左右対称性が崩れることになる。
【００５６】
かかる観点から、出力信号波形計測ステップにて計測した出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度の時間的変化の状態から被試験体Ｅに異常が発生したか否かを判定することが考えられるが、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度を観察するだけでは、被試験体Ｅに異常が発生したか否か、また、どの箇所に異常が発生したかを判定する判定精度が低い。
【００５７】
図４は、出力信号波形計測ステップにて計測した出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度の時間的変化を示すグラフである。なお、図４に示すグラフでは、１時間毎に出力信号波形Ｗｏを１分間サンプリングしたサンプリングサイクルのサンプリングデータを１つの歪度として算出し、各出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度を１時間毎にプロットした例を示している。図４において、出力信号波形Ｗｏ（ｉ）（ｉは異常が発生した場所に一番近い出力箇所の番号）は、異常が発生した場所に一番近い出力箇所Ｐｏ（ｉ）の出力信号波形を示している。
【００５８】
図４に示すように、異常発生時点βにおいて異常が発生したＰｏ（ｉ）の歪度とそれ以外の出力箇所Ｐｏの歪度に変化がみられるものの、サンプリングサイクル毎のバラツキも大きく、被試験体Ｅの異常発生の判定精度に欠ける。
【００５９】
そこで、本発明者らは、被試験体Ｅの異常発生の判定に関して、入力信号波形計測ステップにて計測した入力信号波形Ｗｉを考慮に入れることにした。
【００６０】
図５は、被試験体Ｅに異常が発生する前の入力信号波形Ｗｉの一例と異常が発生した後の入力信号波形Ｗｉの一例との時間的変化を並べて示すグラフである。
【００６１】
図５に示すように、入力信号波形Ｗｉにおいて異常発生時点βを境とした異常発生前の入力信号波形Ｗｉ（前）と異常発生後の入力信号波形Ｗｉ（後）とで波形形状が維持されている。
【００６２】
本発明者らは、異常発生前の入力信号波形Ｗｉ（前）と異常発生後の入力信号波形Ｗｉ（後）との波形形状が維持されることで、入力信号波形Ｗｉにおいて確率分布の左右対称性がある程度維持されることに着目し、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）（図３参照）の歪度と、入力信号波形Ｗｉ（図５参照）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定することとした。
【００６３】
−第１実施形態−
詳しくは、制御部１５０は、図２に示すように、第１歪度演算手段Ｑ３と、第２歪度演算手段Ｑ４と、異常判定手段Ｑ５とをさらに備える手段として機能する。すなわち、加振試験プログラムＰＰは、第１歪度演算手段Ｑ３に対応する第１歪度演算ステップと、第２歪度演算手段Ｑ４に対応する第２歪度演算ステップと、異常判定手段Ｑ５に対応する異常判定ステップとをさらに含むステップを制御部１５０に実行させる。
【００６４】
（第１歪度演算ステップ）
第１歪度演算ステップでは、制御部１５０は、入力信号波形計測ステップにて計測した入力信号波形Ｗｉの歪度を演算する。詳しくは、制御部１５０は、入力信号波形Ｗｉの歪度を演算するにあたり、入力信号波形Ｗｉの前後のサンプリングデータの平均をとっていき、得られた各データの平均値が一定の値（例えば０）になるように補正し（ドリフト補正）、その後、入力信号波形Ｗｉの歪度を演算する。
【００６５】
（第２歪度演算ステップ）
第２歪度演算ステップでは、制御部１５０は、出力信号波形計測ステップにて計測した出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度を演算する。詳しくは、制御部１５０は、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度を演算するにあたり、入力信号波形Ｗｉと同様に、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の前後のサンプリングデータの平均をとっていき、得られた各データの平均値が一定の値（例えば０）になるように補正し（ドリフト補正）、その後、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度を演算する。
【００６６】
（入力信号波形の歪度および出力信号波形の歪度について）
ここで、入力信号波形Ｗｉの歪度および出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度の演算について以下に説明する。
【００６７】
入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉおよび出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）は、それには限定されないが、例えば、次の式（１）で求めることができる。
【００６８】
【数１】
2017125824.tif 000003
【００６９】
但し、ｍは、入力信号波形Ｗｉまたは出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）をサンプリングしたサンプリングデータ数、ｊは、１からｍまで整数、Ｘ（ｊ）は、入力信号波形Ｗｉまたは出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のｊ番目のデータ、μは、Ｘ（１）〜Ｘ（ｍ）の平均値、σは、Ｘ（１）〜Ｘ（ｍ）の標準偏差である。言うまでもないが、μおよびσは、それぞれ、次の式（２）および式（３）で算出することができる。
【００７０】
【数２】
2017125824.tif 000004
【００７１】
【数３】
2017125824.tif 000005
【００７２】
なお、歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）の絶対値が大きくなる程、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）において確率分布の左右対称性が崩れる、すなわち、異常発生時点βを境とした異常発生前の出力信号波形Ｗｏ（前）と異常発生後の出力信号波形Ｗｏ（後）との波形形状が異なると言える。
【００７３】
（異常判定ステップ）
図６は、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）との相関関係γ（１）〜γ（ｎ），γｘを示すグラフである。図７は、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと異常が発生した場所に最も近い出力箇所の出力検知部Ｔｏ（ｉ）からの出力信号波形Ｗｏ（ｉ）の歪度Ｓｏ（ｉ）との被試験体Ｅが正常状態と看做せる相関関係γ（ｉ）に対して異常が発生したサンプリングサイクルの歪度の相関関係γｘを大きく表したグラフである。
【００７４】
図６および図７において、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、異常が発生したサンプリングサイクルでの歪度、異常が発生する１つ前のサンプリングサイクルでの歪度、異常が発生する２つ前のサンプリングサイクルでの歪度をそれぞれ表している。γ（ｉ）は、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと異常が発生した場所に最も近い出力箇所Ｐｏ（ｉ）の出力検知部Ｔｏ（ｉ）からの出力信号波形Ｗｏ（ｉ）の歪度Ｓｏ（ｉ）との相関関係を示している。また、図６において、γ（ｉ＋１）は、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと異常が発生した場所に次に近い出力箇所Ｐｏ（ｉ＋１）の出力検知部Ｔｏ（ｉ＋１）からの出力信号波形Ｗｏ（ｉ＋１）の歪度Ｓｏ（ｉ＋１）との相関関係を示している。
【００７５】
異常判定ステップでは、制御部１５０は、第１歪度演算ステップにて演算した入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと第２歪度演算ステップにて演算した出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）との相関関係γ（１）〜γ（ｎ）に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する。
【００７６】
この例では、入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する例について説明したが、第１歪度演算ステップにおいて、出力信号波形計測ステップにて計測した複数の出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの一の出力信号波形の歪度を演算し、第２歪度演算ステップにおいて、出力信号波形計測ステップにて計測した複数の出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの他の出力信号波形（加振信号波形の他の例）の歪度の演算し、異常判定ステップにおいて、第１歪度演算ステップにて演算した一の出力信号波形の歪度と第２歪度演算ステップにて演算した他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定するようにしてもよい。
【００７７】
（本実施の形態について）
本実施の形態によれば、被試験体Ｅの入力箇所Ｐｉに加える圧力の時間的変化を示す入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）を計測し、被試験体Ｅの出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）を計測するので、試験費用および試験工数を増やすことなく既存設備をそのまま利用することができる。しかも、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）との相関関係γ（１）〜γ（ｎ）に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定するので、例えば、被試験体Ｅの正常状態に対する異常度合を求めることができ、或いは、被試験体Ｅの正常状態と異常状態とを直接的に分類することができ、これにより、被試験体Ｅに異常が発生したことを確実に判定することができる。また、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）（計測箇所）を予め認識しておくことで、被試験体Ｅの異常発生箇所を特定することができる。また、試験開始からの試験時間を認識しておくことで、被試験体Ｅの異常発生時期を特定することができる。
【００７８】
また、一の出力信号波形の歪度と他の出力信号波形（加振信号波形の他の例）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する場合には、被試験体Ｅの複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）の応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）を計測するので、試験費用および試験工数を増やすことなく既存設備をそのまま利用することができる。しかも、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの一の出力信号波形の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの他の出力信号波形の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定するので、例えば、被試験体Ｅの正常状態に対する異常度合を求めることができ、或いは、被試験体Ｅの正常状態と異常状態とを直接的に分類することができ、これにより、被試験体Ｅに異常が発生したことを確実に判定することができる。また、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）（計測箇所）を予め認識しておくことで、被試験体Ｅの異常発生箇所を特定することができる。また、試験開始からの試験時間を認識しておくことで、被試験体Ｅの異常発生時期を特定することができる。
【００７９】
さらに、既存設備をそのまま利用することで低コストでありながら、簡単な制御構成にすることができ、あらゆる産業分野に容易に適用させることができる。例えば、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）として、歪ゲージや歪センサを用いる場合、低コストでありながら被試験体Ｅの測定すべき複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）を同時にリアルタイムで計測することができる。
【００８０】
（被試験体の異常発生の判定の具体例）
本実施の形態では、異常判定ステップでは、被試験体Ｅが正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）（ベースライン特性）を予め設定し、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）が予め定めた所定の基準離れ度合δｓから逸脱した場合に（図６および図７中の異常が発生した相関関係γ（ｉ）およびサンプリングサイクルの歪度の相関関係γｘ参照）被試験体Ｅに異常が発生したと判定する。すなわち、基準離れ度合δｓは、被試験体Ｅに対する異常発生の判定基準となる。ここで、「正常状態と看做せる相関関係」とは、異常発生を判定するより前の相関関係をいう。
【００８１】
正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）が基準離れ度合δｓから逸脱した場合に被試験体Ｅに異常が発生したことを判定する手法として、例えば、主成分分析による再構成誤差を用いる方法、クラスタリング法、ホテリングのＴ２統計量・Ｌｏｃａｌ  Ｏｕｔｌｉｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ法、ニューラルネットワーク法、自己組織化マップ法を挙げることができる。クラスタリング法としては、例えば、Ｋ近傍法やＫ平均法を挙げることができる。また、離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）を判定するのではなく、直接的に被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する手法として、１クラスサポートベクトルマシンという手法を例示できる。これらの手法は、全て統計的機械学習と呼ばれる分野で発展している方法であり、ここでは詳しい説明を省略する。本実施の形態では、主成分分析による再構成誤差を用いる方法を採用している。
【００８２】
図８は、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）の時間的変化を示すグラフである。
【００８３】
図８に示すように、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）が基準離れ度合δｓから逸脱した場合（図６および図７中の異常が発生した相関関係γ（ｉ）およびサンプリングサイクルの歪度の相関関係γｘ参照）に被試験体Ｅに異常が発生したと判定することで、被試験体Ｅに対する異常発生の判定を簡単でかつ単純な制御構成で実現させることができる。
【００８４】
ところで、離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）および基準離れ度合δｓの値としては、例えば、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）が１次関数と看做すときには、１次関数からの最短距離（垂線上の距離）とする態様、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）が１群の集団と看做すときには、１群の集団の予め定めた所定値（例えば１群の集団の平均値、最大値、最小値、重心、距離的に最も遠い位置での値、距離的に最も近い位置での値）との間の直線距離とすることができる。
【００８５】
なお、相関関係γ（１）〜γ（ｎ）から１次関数を求める手法としては、従来公知の何れの手法を用いてもよく、ここでは詳しい説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態において、異常判定手段Ｑ５は、離れ度合分布演算手段Ｑ５ａ（図２参照）を備える。すなわち、異常判定ステップは、離れ度合分布演算手段Ｑ５ａに対応する離れ度合分布演算ステップを含む。
【００８７】
（離れ度合分布演算ステップ）
離れ度合分布演算手段Ｑ５ａでは、制御部１５０は、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）に対する発生頻度の分布である離れ度合分布φを演算する。
【００８８】
図９は、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）からの離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）に対する発生頻度の分布である離れ度合分布φの一例を示すグラフである。ここで、図９に示す離れ度合分布φは、正規分布を表している。但し、正規分布以外のいかなる分布を当てはめてもよい。
【００８９】
図９に示すように、本実施の形態では、離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）が基準離れ度合δｓを逸脱した場合とは、離れ度合分布φの離れ度合が大きい側の片側検定（右側検定）において有意水準αによって設定されている棄却域Ｒに入る場合である。ここで、有意水準αは、危険率ともいい、例えば、それには限定されないが、１％や５％を挙げることができる。図９に示す例では、有意水準αを５％としている。
【００９０】
このように、離れ度合分布φの有意水準αを用いて離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）が基準離れ度合δｓから逸脱したか否かを判定することで、被試験体Ｅに異常が発生したことを精度よく判定することができる。
【００９１】
［加振試験装置における加振試験の処理例］
次に、加振試験装置１００における加振試験処理の一例について図１０を参照しながら以下に説明する。なお、以下では、入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する例について説明する。
【００９２】
図１０は、加振試験装置１００における加振試験処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１０に示す処理例では、被試験体Ｅの正常状態での相関関係γ（１）〜γ（ｎ）は、試験開始から異常発生の直前までのうち、全てのデータを用いて予め定めた所定データ量（例えば１分毎のデータ量）に区切って各歪度を求めることにより算出している。また、離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）および基準離れ度合δｓの値は、正常状態と看做せる相関関係γ（１）〜γ（ｎ）を１次関数Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）と看做し、１次関数Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）からの最短距離ｄ（１）〜ｄ（ｎ）としている。
【００９３】
図１０に示す加振試験処理のフローチャートでは、先ず、制御部１５０は、カウント数ｋをリセット（０に）し（ステップＳ１）、カウント数ｋをインクリメント（ｋ←ｋ＋１）する（ステップＳ２）。
【００９４】
次に、制御部１５０は、入力検知部Ｔｉにて検知した入力信号波形Ｗｉのアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデジタル信号を時間情報と共に記憶部１３０における記録装置１３２に記憶する（ステップＳ３）。また、制御部１５０は、出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）にて検知した出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデジタル信号を出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）に対応する複数の出力箇所Ｐｏ（１）〜Ｐｏ（ｎ）および時間情報と共に記憶部１３０における記録装置１３２に記憶する（ステップＳ４）。
【００９５】
次に、制御部１５０は、カウント数ｋが所定のサンプリングデータ数ｍ（具体的には１分間のデータ量）に達したか否かを判断し（ステップＳ５）、サンプリングデータ数ｍに達していないと判断した場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ２に移行する一方、サンプリングデータ数ｍに達したと判断した場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６に移行する。
【００９６】
次に、制御部１５０は、入力信号波形Ｗｉのドリフト補正を行い（ステップＳ６）、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉを演算する（ステップＳ７）。
【００９７】
次に、制御部１５０は、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のドリフト補正を行い（ステップＳ８）、出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）を演算する（ステップＳ９）。
【００９８】
なお、ステップＳ６，Ｓ７の処理とステップＳ８，Ｓ９の処理とで順序が逆になっていてもよいし、並行処理してもよい。
【００９９】
次に、制御部１５０は、入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）との相関関係γ（１）〜γ（ｎ）を求め（ステップＳ１０）、相関関係γ（１）〜γ（ｎ）の１次関数Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）（図６および図７参照）を算出する（ステップＳ１１）。
【０１００】
次に、制御部１５０は、ステップＳ１〜Ｓ９の処理を用いて、入力検知部Ｔｉおよび出力検知部Ｔｏ（１）〜Ｔｏ（ｎ）にて検知した現在の入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉおよび出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）を演算する（ステップＳ１２）。
【０１０１】
次に、制御部１５０は、ステップＳ１２の処理で演算した現在の入力信号波形Ｗｉの歪度Ｓｉと出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度Ｓｏ（１）〜Ｓｏ（ｎ）との相関関係を求め（ステップＳ１３）、ステップＳ１３の処理で求めた相関関係（現在の相関関数）のステップＳ１１の処理で算出した１次関数Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）（正常状態と看做せる相関関数）からの最短距離ｄ（１）〜ｄ（ｎ）（図６および図７参照）を算出する（ステップＳ１４）。
【０１０２】
次に、制御部１５０は、ステップＳ１４の処理で算出した最短距離ｄ（１）〜ｄ（ｎ）が予め定めた所定の基準距離ｄｓ（図６および図７参照）から逸脱したか否かを判断し（ステップＳ１５）、基準距離ｄｓから逸脱していないと判断した場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１１に移行する一方、基準距離ｄｓから逸脱すると判断した場合には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に移行する。ここで、基準距離ｄｓは、離れ度合分布φおよび有意水準αから算出したものである。
【０１０３】
次に、制御部１５０は、被試験体Ｅに異常が発生したことを報知（例えば表示出力部１４０に表示或いは／さらに音声またはアラーム音により発報）し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【０１０４】
以上説明した処理例のように、被試験体Ｅの正常状態での相関関係γ（１）〜γ（ｎ）は、試験開始から異常発生の直前までのうち、全てのデータを用いて予め定めた所定データ量（例えば１分毎のデータ量）に区切って各歪度を求めることにより算出してもよいが、当該加振試験は、長期（例えば数カ月）に亘って行われることが一般的であり、そうすると、膨大なデータ量になってしまう。
【０１０５】
そこで、試験開始から異常発生の直前までのうち、一部のデータを用いて被試験体Ｅの正常状態での相関関係を算出してもよい。こうすることで、データを記憶する記憶部１３０の記憶容量を削減することができる。一部のデータを用いる場合、試験開始初期では通常は正常状態となるため、試験開始初期での予め定めた期間（例えば試験開始から３日間）のデータを用いて予め定めた所定データ量に区切って（例えば１分毎のデータ量）各歪度を求めることにより被試験体Ｅの正常状態での相関関係γ（１）〜γ（ｎ）を算出してもよいし、予め定めた所定の最新期間（例えば直近の３日間）において予め定めた所定データ量に区切って（例えば１分毎のデータ量）各歪度を求めることにより算出してもよい。
【０１０６】
また、離れ度合δ（１）〜δ（ｎ）および基準離れ度合δｓの値は、１次関数Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）からの最短距離ｄ（１）〜ｄ（ｎ）としたが、１群の集団の予め定めた所定値との間の直線距離としてもよい。
【０１０７】
また、出力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、被試験体Ｅの１箇所の出力箇所Ｐｏの応力または歪の時間的変化を示す出力信号波形Ｗｏを計測してもよい。
【０１０８】
以上説明した処理例では、入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する例について説明したが、複数の出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの一の出力信号波形の歪度と他の出力信号波形（加振信号波形の他の例）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する場合も同様にして処理することができる。
【０１０９】
−第２実施形態−
図１１は、図１に示す加振試験装置１００において、被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に加える圧力の入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）を計測する場合を示す模式図である。
【０１１０】
本実施の形態に係る加振試験装置１００において、図１１に示すように、入力信号波形計測ステップでは、被試験体Ｅの互いに異なる複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）（ｈは、２以上の整数）に加える圧力の入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）を計測してもよい。
【０１１１】
以下、第２実施形態の構成について第１実施形態の構成とは異なる点を中心に説明する。
【０１１２】
被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に加える圧力の入力信号波形を計測する場合、加振装置２００（１）〜２００（ｈ）は、被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に荷重を加える。加振試験装置１００は、加振装置２００（１）〜２００（ｈ）を備えていてもよい。この例では、加振装置２００（１）〜２００（ｈ）は、制御部１５０の指示の下、作動制御される。入力検知部Ｔｉ（１）〜Ｔｉ（ｈ）は、被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に加える圧力を検知する。入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）に対する複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）（加圧箇所）を認識しておくことができる。これにより、被試験体Ｅへの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）を特定することができる。
【０１１３】
詳しくは、入力信号波形計測ステップでは、制御部１５０は、入力検知部Ｔｉ（１）〜Ｔｉ（ｈ）にて検知して入力信号波形入力部１１０における接続端子１１１および入力信号波形入力インターフェイス１１２を介して送られてきた入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）のアナログ信号を予め定めた所定のサンプリング周波数（例えば２５６Ｈｚ）でサンプリングして量子化し、符号化してデジタル信号に変換し（Ａ／Ｄ変換し）、変換したデジタル信号を記憶部１３０における記録装置１３２に、入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）に対応する複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）および時間情報（例えば経過時間または時刻）と共に順次記憶していく。
【０１１４】
ここで、入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）に対する複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）の認識としては、例えば、入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）に対応する複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）を人為的に予めメモ書きしておく態様や、入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）に対応する複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）を記憶部１３０に記憶する態様を挙げることができる。また、試験時間の認識としては、例えば、被試験体Ｅに荷重を与える毎に入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）と共に試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記憶部１３０に記憶する態様や、被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の周期を予め記憶しておくと共に被試験体Ｅに繰り返し与える荷重の回数をカウントして周期および回数から試験時間を算出する態様を例示できる。この例では、被試験体Ｅに荷重を与える毎に入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）と共に入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）および試験開始からの時間情報（例えば経過時間または時刻）を記録装置１３２に記憶している。
【０１１５】
被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に加える圧力の入力信号波形Ｗｉ（１）〜Ｗｉ（ｈ）を計測する場合、被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）のうち少なくとも２箇所を同時にまたは同時期に圧力を加えるのではなく、被試験体Ｅの個々の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に対して互いに異なったタイミングで圧力を加えることが好ましい。
【０１１６】
第２実施形態によると、被試験体Ｅの複数の入力箇所Ｐｉ（１）〜Ｐｉ（ｈ）に圧力を加えることができ、従って、加振試験の自由度を向上させることができる。
【０１１７】
第２実施形態についても、入力信号波形Ｗｉ（加振信号波形の一例）の歪度と出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定する例について説明したが、第１実施形態と同様に、複数の出力信号波形Ｗｏ（１）〜Ｗｏ（ｎ）のうちの一の出力信号波形の歪度と他の出力信号波形（加振信号波形の他の例）の歪度との相関関係に基づいて被試験体Ｅに異常が発生した否かを判定するようにしてもよい。
【０１１８】
なお、加振信号波形として、強い相関のある信号であれば入力信号波形および他の出力信号波形の代わりに用いてもよい。例えば、加振点に比較的近い構造部材に設置されたひずみゲージの出力信号波形を挙げることができる。
【０１１９】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  加振試験装置
１１０  入力信号波形入力部
１１１  接続端子
１１２  入力信号波形入力インターフェイス
１２０  出力信号波形入力部
１２１  接続端子
１２２  出力信号波形入力インターフェイス
１３０  記憶部
１３１  メモリ装置
１３２  記録装置
１４０  表示出力部
１４１  表示装置
１４２  印刷装置
１５０  制御部
１６０  読取部
２００  加振装置
２１０  アクチュエータ部
Ｅ      被試験体
Ｆ      １次関数
Ｍ      記録媒体
ＰＰ    加振試験プログラム
Ｐｉ    入力箇所
Ｐｏ    出力箇所
Ｑ１    入力信号波形計測手段（加振信号波形計測手段の一例）
Ｑ２    出力信号波形計測手段
Ｑ３    第１歪度演算手段
Ｑ４    第２歪度演算手段
Ｑ５    異常判定手段
Ｑ５ａ  離れ度合分布演算手段
Ｒ      棄却域
Ｓｉ    入力信号波形の歪度
Ｓｏ    出力信号波形の歪度
Ｔｉ    入力検知部
Ｔｏ    出力検知部
Ｗｉ    入力信号波形（加振信号波形の一例）
Ｗｏ    出力信号波形
ｄ      最短距離
ｄｓ    基準距離
ｋ      カウント数
ｍ      サンプリングデータ数
α      有意水準
β      異常発生時点
γ      相関関係
γｘ    相関関係
δ      離れ度合
δｓ    基準離れ度合
μ      平均値
φ      離れ度合分布
σ      標準偏差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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