技術紹介「AE 計測技術・実用編－その 1」
AE 装置および周辺機器
中村英之 *1

Nakamura Hideyuki

これまで、AE 計測技術の基礎シリーズとして「その 1 －ハードから計測条件の設定まで」、「その 2 －AE 波伝播特性とデータ解析」、および「その 3 －波形解析と波形自動識別」というテーマで技術紹介を本誌に掲載した。その続編として本シリーズでは、AE 計測を実際の現場で適用するにあたり考慮しなければならないことや、より実践的なノウハウを紹介することとした。シリーズの初回として、当社が販売する AE 装置のラインナップと機能、センサの種類、付属品などを述べる。
キーワード：Acoustic Emission（AE）、AE 計測、ノイズ、データ採取、AMSY

装置は、20-100kHz（または 100-300kHz）のバンド1. はじめにパス周波数フィルターを内蔵しており、この帯域に実際の AE 計測は、実験室内による計測もあれ感度を有するセンサ（非プリアンプ内蔵型）であば、屋外でのノイズが多い環境での計測もある。

るなら接続可能である。しかし製造元の Vallen 社

また AE 計測に要求される精度や感度も目的に応では、最も適するセンサとして VS30-V（20-80kHz）

じ大きく異なる。AE 計測を計画する場合、それまたは VS45-H（40-300kHz）を推奨している。

らの計測環境や要求精度に応じた装置を選択する

LSM1 のデータ表示・出力は、最大振幅値（Peakことが重要である。本稿では、自らが取り扱う機Amplitude）のほか、環境ノイズや運転音などの器の特徴、性能、および使用方法を知ることの一指標となる ASL（Average Signal Level）への切り歩として、当社が取り扱う AE 装置、AE センサ、替えが可能であり、さらに入力した AE 信号を可周辺機器の一部を紹介する。

聴音に変換し、ヘッドホンで聴くことも可能としている。

2. AE 装置のラインナップと機能

またこの装置は、AE 計測だけではなく、パル

2.1 Leak Sound Meter LSM1（漏れ検知装置）

ス発信機能を有しており、大型構造物の AE 計測

Leak Sound Meter LSM1（ 以 下、LSM1） は、 漏における感度チェックや音速確認などに使用可能れ検知や簡易 AE 計測を目的として開発されたシンである。実際パルス発信装置として使用する場合グルチャンネルの簡易型 AE 装置である。図 1 にには、パルス信号出力端子に VS30-V 等のセンサ

LSM1 の外観図を、図 2 にブロック図を示す。このを接続し、パルサーとして使用する。

*1：検査事業部部長

博士（工学） 日本非破壊検査協会理事—

3—

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図1

図2（1）

LSM1 の外観（1）

LSM1 のブロック図

LSM1 は、各種プラント配管バルブの漏れ検知することで機器の経年劣化を捉えるのに用いたりのほか、微粒子の衝突検知、クラック進展、複合する。

材料の層間剥離および断線、キャビテーション、また、AE 計測では、有意信号の強度とノイズ放電検知などさまざまな対象での音響変化の確認レベルが AE 適用の可否に大きく影響するため、に用いられる。

事前調査や予備試験が必要となる場合が多い。こ主な使い方としては、プラント等に設置されるの事前調査において、LSM1 を用いることで有意機器にセンサを押し当て、漏れなどの異常信号の信号やノイズのレベルを定量的に把握することが有無を確認したり、定期的に機器の作動音を計測可能となる。

—4—

2.2 ASCO シリーズ
ASCO シリーズは、生産現場への AE 適用を目的として開発された低価格のシングルチャンネル
AE 装 置 で、ASCO-P（Acoustic Signal Conditioner
with Peak Detector）と ASCO-P にデータ採取機能（ハードソフトのパッケージ）をもたせた ASCODAQ（Data Acquisition）がある。
図 3 に ASCO-P の外観、図 4 にブロック図、図 5にコネクターを示す。ASCO には、検知すべき信号の周波数に応じ選択されたバンドパス周波数フィルターが搭載され、センサの周波数特性と合わせることで特定周波数の信号を取り込む機能を有する。また、ASCO-P は、フィルター出力（アナログ波形）、ASL 出力、APK（AE Peak Amplitude）出力図3（2）ASCO-P 外観図

（2）

図4

ASCO-P ブロック図

図5

ASCO-P コネクター

（2）

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があるほか、入力電圧に応じたしきい値（Threshold）形データ保存メモリ（Waveform storage）の容量がを超える APK が検知されると Optocoupler からパある。このメモリは AE 基板に搭載され、波形デールス信号を発する機能を有する。これらの入出力タをメモリに一旦保存した後に PC に転送する役をもつ ASCO-P を生産ラインにおける加工装置の割を担っている。前述の単位時間あたりの波形制御部に組み込むことで、AE 信号を用いた合否データ量はこのメモリ容量で決定すると言っても自動判定や加工時のデータ収集が可能となる。こ

過言ではない。メモリ容量を読む場合の注意点とれらの機能は、IoT やファクトリオートメーショして、1 チャンネルあたりの容量が重要である。

ンにおけるセンシングにつながるものであり、まAMSY-6 では、1 枚の AE 基板に搭載できるメモ

た収集データと製品の合否結果を AI に学習させ

リ は 最 大 2GB（16MB、512MB、2GB か ら 選 択 ）ることで、より信頼性の高い自動判定が可能になであり、1 チャンネルあたり最大 1GB のメモリがると考える。

搭載可能である。
近年、周波数の変化を評価の指標とするケース

2.3 AMSY-6が増えているが、波形が得られなければ重心周波

AMSY-6 の基本性能については No.56 にて紹介数やピーク周波数などの波形解析やウェーブレッした。本稿では、他の AE システムと比較し圧倒ト解析を行うことができないことから、波形デー的優位性をもつ AMSY-6 の高速データ採取能力にタの採取性能は益々重要となる。

ついて解説する。

3. センサの種類と特性

AE データを採取するアルゴリズムは No.56 に述べた。AE データには、波形特徴を数値で示す

当社が Vallen 社から輸入販売している AE セン

AE パラメータデータと AE 波形データがあるが、サには Vallen 社製のものと、他社が製造したものいずれのデータ採取についても限界速度がある。

があり、センサ型式が VS で始まるものは Vallen

つまり、新たな AE 事象が発生する頻度に対し、社製、AE または他の記号で始めるものは他社製

AE 装置がデータを採取し、保存する速度が遅いである。

場合はデータの取りこぼしが生じる。その場合のセンサのタイプは大別して、特定周波数の感度

AE データは、AE 発生頻度を表しているのではなを高くした共振型と圧電素子をダンパーで押さえく、保存できた AE 事象数を表しているだけであ共振を抑えた広帯域型に分けられるほか、プリアる。このため、高機能の AE 計測装置では、デーンプ内蔵型と非内蔵の通常センサがある。表 1 にタ採取の高速性が求められ、単位時間あたりに保当社が販売するセンサ一覧（一例）を示す。備考

存可能なデータ量として、AE パラメータデータ欄（Comments） に“Very flat response” と 記 さ れの場合は Hits/sec、波形データの場合は、MB/secるのが広帯域型、”Integral preamp.”と記されるので性能表示される。なお、波形データの場合は、がプリアンプ内蔵型である。

データ量ではなくサンプル数で表示される場合がセンサを選択する場合、まず周波数が検出対象あり、その場合は、1 サンプルの保存に 2byte のとする AE 波に適合したものを選択するのが一般メモリを必要とするため、サンプル数を 2 倍した的であるが、回転機器の損傷評価など周波数シフものがデータ量となる。

トを評価指標とする場合には広帯域型を用いる。

また波形データの取り込み性能を表す指標に波—

また、検出すべき AE 波の周波数が不明な場合
6—

には、広帯域型や感度帯域が異なる複数のセンサであるが 100 ～ 450kHz と比較的広い感度帯域をを用いた予備試験を実施し、最も高い感度を有す有し、鉄鋼、コンクリート、複合材などの損傷監るものを選択する。なお、計測対象やセンサ取付視、破壊試験や疲労試験に使用可能であることか

け位置に空間的制約がある場合には、表 2 に示ら、プリアンプ内蔵型で同一周波数特性を有するすケーシング寸法を参考にセンサを選択する。

VS150-RIC とともにさまざまな適用対象の現場で使用される。

表 1 に示すセンサは一例であり、この外にも当社が販売する AE センサのカタログでは、全防爆タイプや防水タイプなど特殊用途のセンサもてのセンサの感度特性曲線例が示されており、セ販売している。
さまざまな材料における AE 計測で用いられ、最ン サ の 選 択 や 購 入 時 の 参 考 と し て い る。 ま た、もポピュラーな AE センサである VS150-M の周波

Vallen 社では AE センサの出荷前に個々のセンサ数特性曲線を図 6 に示す。の特性を確認し、出荷品に当該品の特性曲線を添付している。

このセンサは、共振周波数が 150kHz のセンサ
表1（3）AE センサ一覧（一例）—7—

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表2

図6（3）

センサ・ケーシング寸法（4）周波数特性曲線の一例

図7

マグネットホルダーのセンサ間でもこの力が同様でなければならない。

4. 付属品

また、当社では計測対象が高温の場合に使用す

4.1 センサホルダー類

るウェーブガイドとセンサ固定治具を販売していAE センサを計測対象に取り付ける方法は、固る（図 8）。ウェーブガイドは、直径 6mm、長さ定治具を使用する方法と接着剤で固定する方法が700mm が標準であり、このロッドを介することである。ここでは、固定治具を使用する場合の留意センサへの伝播温度を低下させる目的で使用され点を説明する。

る。ウェーブガイドの使用では、ロッドを伝播す当社で販売するマグネットタイプの固定治具（マる過程でモード変化が起こることが考えられるグネットホルダー）の一例を図 7 に示す。このホルダーはセンサのケーシングサイズに応じ各種サイズがある。このホルダーは、計測対象に取り付けると、内蔵するバネにより一定の力で AE センサの感度面が押し付けられる構造となっている。
AE 計測では、センサの押し付け圧力により受信感度が変化することから、AE 計測中はセンサが図8

均一な押し付け圧力で保持されるとともに、複数—8—ウェーブガイド

が、AE 計測の多くは、AE 事象の発生や到達時の傘状の治具により圧折時の角度を一定に保つこ間の検知を目的とすることから、伝播モード変化とで、繰り返し精度を向上させている 。シャーが計測結果に与える影響は少ない。

プペンシルの圧折音は、幅広い帯域の周波数成分（5）を含むため、さまざまなタイプのセンサの感度確
4.2 信号ケーブル

認に使え、容易に入手可能であることから、この信号ケーブルには、センサ・プリアンプ間に使方法が定着した。なお、規格では芯の硬度は 2H、用するセンサケーブルとプリアンプ・AE 装置間

芯の太さは f 0.3mm または f 0.5mm が使用され、に使用する BNC ケーブルがある。センサケーブ

適用規格によりいずれを使用するかが定められてルは、プリアンプ側は BNC コネクターであるが、いる。ASME Sec.V Art.12 では、2H f 0.3 のシャーセンサ側はセンサのコネクターに合わせ、マイクプペンシルの圧折音を音源として、距離減衰カーロドット、SMC などがある。またケーブル自体ブを作成し、しきい値とセンサ間距離を定めるこも通常タイプや高温タイプなどがあり、用途に合と が 規 定 さ れ て い る。 な お、 図 10 に 示 す 感 度わせ選択する。図 9 に示すような、防爆タイプ

チェック用のシャープペンシルは、展示会などでのセンサや防水タイプなどの特殊センサには専用無料配布することがあるが、客先から要望があるのケーブルが必要となる。

場合には販売することも可能である。

4.3 感度確認用シャープペンシル
図 10 に示すシャープペンシルは、AE センサの感度確認に使用されるものであり、シャープペンシルの芯を圧折するときの音を擬似音源としてセンサ感度の確認やセンサ間距離の決定に用いられる。この確認方法は、1975 年に米国の研究者
Dr. Hsu Nielsen により提唱され、その後、ASTM
E976 として規格化された正規の方法であり、先端図 10（a）防爆タイプセンサ

感度チェック用シャープペンシル（b）防水タイプセンサ

図9

特殊センサ一例—9—IIC REVIEW/2018/04. No.59

5. まとめ

参考文献

今回はシリーズ初回ということで、当社が販売（1）Vallen Systeme 社：Leak Sound Meter LSM1 カ

する AE 装置と周辺機器の特徴や使い方を紹介しタログ

た。実際の AE 計測では、高性能な装置を必要と（ 2 ）Vallen Systeme 社：User Manual ASCO-P、する場合もあるが、用途を限定することで安価なpp.2-6

装置でも適用可能な場合もあり、客先のニーズと（3）Vallen Systeme 社：Sensor Over View

予算に応じ提案することが重要である。本稿で紹（4）Vallen Systeme 社：Sensors、p.5

介した AE 装置や周辺機器は、当社が販売する製（5）一般社団法人日本非破壊検査協会：アコース

品の一部であり、その他多くの情報が展示会配布

ティック・エミッション変換子の感度劣化測用の PR メモリや Vallen 社ホームページに記され定法、NDIS 2110、1997、pp.8-9ている。本稿が、読者にとって、自らが取り扱う製品や適用情報を知るためのきっかけとなれば幸いである。

検査事業部部長 博士（工学）日本非破壊検査協会理事

中村 英之
TEL. 045-791-3523
FAX. 045-791-3547—

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