製品紹介

高速 AE 測定システム AMSY-5 の特徴
中村 英之 *
HideyukiNakamura

滝沢 宣人 **
Nobuhito

Takizawa

荒川 敬弘 ***
Takahiro

Arakawa

査が行われているのに対し、欧米では重油などを１．はじめに貯蔵したまま、タンクの外周に AE センサを張り国内における構造物も長寿命化の時代を向か巡らせて、底板の腐食状況を監視する稼動中検査

え、保全コストの増大が懸念されてきている。こが適用されている。時には約半年も要して、内部のため、より合理的な保全手法が国内でも強く求の重油などの除去、低部に残留したスラッジの除められてきている。

去、底板溶接部の塗装の除去、検査、復旧などの一方、平均で 10 年から 20 年構造物の老齢化が工程を経る保全手法に比べて極めて経済的である。

より進んでいるとされる欧米においては、古くかこの他にも、AE は航空機、圧力容器、橋梁、ら保全にリスクの概念を取り入れた RBI（Risk-などへの多くの適用事例が報告されており、FRPBased Inspection）などの合理的保全手法が議論さ容器・機器や圧力容器などは公的な規制の下にれ、構造物の保全へ適用されてきている。また、（2）。
AE 検査が義務付けられている例も多い（1）

検査においても、種々のグローバル検査が用いら

近年、欧米で急激に AE 適用事例が急増していれ、構造物の損傷の有無を経済的に確認する手法

るのは、構造物の老齢化に伴うニーズの増大の他が積極的に取り入れられてきている。に、AE 装置の急激な進歩が特に注目される。AE

亀裂進展時などの構造物の損傷進行時に発生す計測では、一般に微弱な信号を取り込んで評価する弾性波を受信して、構造物の損傷の有無を評価るために、時には発生するノイズによって信号がする AE（Acoustic Emission）技術においても、国かき消される恐れがある。

内では古くから大きな期待が寄せられ、検討され従来の AE 計測では、一般に信号採取時に周波てきたものの、実構造物に適用された例は、比較数フィルタを用いて、予測される信号周辺の周波的少ない。一方、欧米においては、国内に比べて数帯域の信号を取り込み、信号の大きさ、信号のはるかに多くの構造物への適用事例があり、保全発生頻度や信号の発生位置の標定などをベースにに合理的に活用されてきている。

評価してきた。しかし、信号の持つ周波数帯においても同一の周波数帯域のノイズが発生する場合

例えば、重油タンクなどの貯槽の保全においてもあり、適用時の課題となっていた。

は、国内では定期的に内部を開放して実施する検＊＊＊＊＊＊技術研究所 次長
研究開発事業部 研究支援部
技術研究所 所長 工学博士

生産技術 G―56―

一方、近年のコンピュータ技術の進歩は目覚し
く、より多くの AE 事象を、AE 波形と共に取り込み、ポスト処理で信号とノイズの識別を評価できるようになった。また、評価のためのツールも拡充されてきている。
当社は、これらの状況に鑑み、最も進化したAE 装置を開発している欧州の Vallen-Systeme 社（ドイツ）と提携し、最新の AE 装置 AMSY-5 の国内販売を開始した。同時に、国内でのより多くのAE 普及を目指し、AE 適用のための種々の試験・検討を行っている。本報告では、AMSY-5 の特長を紹介すると共に、AE 適用のための試験の一部

図１ AMSY-5 外観を紹介する。
ASIPP の右隣には、AMSY-5-SF ボードが取り付
２．AMSY-5 の概要

けられている。4 つの BNC 接続部を通して、4 つVallen-Systeme 社の AMSY-5 は、Windowsの独立の外部パラメータを取り込むことができ95/98/2000/NT/XP 上で動作でき、多くの特長を持る。例えば、荷重、圧力、温度、風力などのパラっている。代表的なものとしては以下をあげるこ

メータを取り込むことで、これらを関数とした解とができる。

析が可能になる。
この他、オーディオ出力やメインスィッチなど（1）高速データ処理のボードが収められている。

（2）多彩な支援ツールと自在な拡張性

ASIPP で処理されたデータは、ASyC ボードに（3）優れた操作性
図 1 に、16 チャンネルの AE 装置 AMSY-5 の外送られ、データのセットに組み立てられる。図に観を示す。本体の向かって右側には、16 個のは ASyC（AE System Controller）ボードは見えてASIPP（Acoustic Signal Preprocessor）ボードが取おらず、パソコン内に組み込まれて（あるいは外り付けられている。1 枚のボードは、一つの AE セ付けされて）いる。データは一時的にここに貯蔵ンサに対応する。各パネルには、それぞれ 2 つのされ、パソコンの採取プログラムによって制御さBNC 接続部と、4 つの LED が取り付けられている。

れ、パソコンにデータが転送される。パソコンで2 つの BNC 接続によって、一つの AE センサかは、取り込まれたデータを、各種の支援ツールをらの信号を、2 つの ASIPP ボードによって解析す用いて解析し、表示すると共に、書類化のためのることもできる。LED は、装置の動作状況を示しソフトが準備されている。ており、しきい値を超えた信号を受信している状
３．AMSY-5 の特長

態、プリアンプが接続されていない状態、プリア
3. 1

ンプが断線している状態や自動キャリブレーショ

高速データ処理

各 AE センサから送られた信号は、各 ASIPP にンモードにあってパルスを送信している状態を指おいて、ヒットは例えば 15,000 AE Hits/s で、またし示す。

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IIC REVIEW/2005/10. No.34

波形データは 5,000 波形/s で処理する能力を持って同一シートに、あるいは複数のシートに渡り表示いる。また、ヒットを 30,000 AE Hits/s 以上の高速させるプログラムである。なお、表示に当たってでハードディスクにデータを書き込み、波形ではは、特定の範囲のみを抽出したり、範囲別に種類2.5 Mbyte/s の高速でデータを書き込む能力を持っを分類するなどのフィルタリングも容易にセットている。この高速のデータ処理技術によって、忠できる。また、平板のみならず、球体、円柱や立実に発生する AE 波形を取り込み、試験後に詳細体位置標定などの多彩な位置標定プログラムと連にデータを解析・評価することを可能にしている

携して表示することも可能である。
図 3 は疲労試験において、Hit 数、時間（処理速度は取り込み条件による）。
図 2 は岩石の破壊時における AE 計測データに及び周波数を因子として三元系表示した例を示して、いかに本装置が高速でデータ処理を実現してている。これら解析によって、損傷と最も関係深いるかを表している。

い AE 特長を絞り込んでいくことが可能である。

3. 2

3. 2. 2

多彩な支援ツールと自在な拡張性

VisualTR

AE 装置 AMSY-5 には、多彩で巧みな各種支援

この解析ソフトは、採取した波形データを再現ツールが準備されており、用途に応じてこれらをし、周波数特性を解析するものである。また、時選択して最適なシステムとして提供することが可間軸の情報を失うことなく周波数解析するウェー能である。

ブレット解析を活用することもできる。このソフ解析ソフトとしては、大きくは次の 3 つのプロ

トにおいて、採取したデータから、信号とノイズグラムがあり、この他、多くのユーティリティがのそれぞれの特徴を把握することができる。

準備されている。

3. 3. 33. 2. 1Visual AE:

VisualClass

二種類以上の音源を統計的に解析して自動的にASIPP で抽出された AE 波形の、到達時間、ラ分類するソフトである。それぞれの音源の代表的イズタイム、波形持続時間、最大振幅値、エネル

波形を取り出しておき、コンピュータで学習する

ギー、カウントなどの多くの特徴や、荷重、応力、圧力などの外部から取り込んだパラメータを用いて、二元系や三元系座標として、複数のグラフを

図２

岩石の破壊時のＡＥ計測例（光学式 AE センサ）

図３

（資料提供：鹿島建設（株）／（株）
レーザック）―

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疲労試験における 3 次元解析例

ことで、受信した信号がどの音源によるものかを例えば、二元系（三元系）で表された各プロッ自動判別することができる。

トをクリックすることで、波形データや数値デー

図 4 は、球体上で発生させたシャープペンシルタを直接に呼び出すことができる。

圧折と鉄球衝突を音源とする 2 種類の AE を波形パ

図 6 に CT 試験片による疲労試験を行った際の適ターンにて識別し位置標定させた一例である。

用事例の例を示している。図は、周波数と振幅値3. 3の関係を表示している。疲労き裂の初期における優れた操作性

前項に述べた VisualAE、VisualTR、VisualClass

信号は、40 dB 未満の微弱なものが多かった。このはそれぞれ互いにリンクしている。図 5 にこれをために、多くのノイズを同時に採取し、多数の AE模式的に示している。

ヒットを記録した。この中から、応力とはランダムに発生するノイズ波形を抽出し、抽出した波形の特徴に基づいてフィルタリングを行うことで多くのノイズをデータから除外することができた。
また、外部パラメータも重要な因子として評価に用いることができる。CT 試験片の疲労において、多くのノイズを除去した後のデータを、外部パラメータとして採取した応力を横軸にして、波形の最大振幅値との関係をプロットすると、図 7 が得られ、明らかに疲労サイクルの応力が最大値付近で一群の AE 波形が得られていることがわかる。
応力サイクルの最大応力範囲（22 〜 24 kN）でのヒット数を、時間経過と共にプロットすると、
図 8 が得られる。図には同時に CT 試験片の側面で図４観察した疲労き裂の進展量をも同時に示している

波形パターンによる音源識別例

が、疲労き裂の進展が見られてからすぐに AE 波が発生しているのがわかる。なお、変動応力の中

図６
図５ Vallen Visual サークル

疲労試験におけるノイズ識別例（青：ノイズと識別、ピンク：抜重中の AE）―

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IIC REVIEW/2005/10. No.34図７荷重と振幅の関係（ノイズ除去後）

図９

データ処理ツリー例

４．まとめ
ここで紹介したように、Vallen-Systeme 社の AE
図８

疲労試験における AE 計数

装置 AMSY-5 は、極めて高速のデータ採取を実現間付近で、途中高い振幅値の AE 波が観察されてし、かつ独創的で斬新な解析プログラムを用いて、いるが、疲労き裂が試験片の片面にまず発生し、従来困難であったノイズの多い場合の損傷に伴うやがて両面でのき裂長さがほぼ等しくなるころとAE 信号を抽出できる多くの可能性を持っている。

発生時期が一致し、き裂面が擦れる音を記録した

今後、ＩＨＩ／ＩＩＣグループで実施する各種破と考えられた。これに関しては今後も検証を進め壊試験などへの適用を進めて解析技術を修得するていく。

と共に、この優れた特徴の紹介と日本社会でのなお、ここに示した解析は、簡単なツリー構造

AE 普及を目指して努力していく所存であり、今でユーザーが自在に構築できることも、本 AE 装後も多くの方々の助言をお願いしたく考えてい置の大きな特徴の一つである。

る。

ここでのツリーの構成は、データの取り込みの参考資料ための設定名称、位置標定データの計算条件の設定、フィルタリングするためのプログラム（1）ASME 規格 Sec.Ⅴ、Article12「金属製容器の及び画像表示のプログラム等により構成されてい圧力テスト中におけるアコーステック・エミる。ユーザーは、それぞれのプログラムを呼び出ッション試験」

し、設定条件を入力し、順次ツリーを構成すれば（2）ASTM 規格

E-1067-96「ガラス強化繊維よく、容易に理解し、使いこなすことが可能であ（FRP）製タンク／容器のアコーステック・エる。図 9 にこの一例を示した。

ミッション試験方法」―

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