[发明专利]损伤诊断系统及损伤诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用兰姆波的损伤诊断系统及损伤诊断方法。

背景技术

例如在飞机的机身这种对原料要求强度和轻型化这两者的领域中，为了实现这样的要求，大幅度应用CFRP等复合材料是不可或缺的。并且，为了确保由该复合材料构成的构造的高可靠性、以及进行更有效率的设计，损伤探测技术(结构健康监测(Structural Health Monitoring)技术)深受关注。

作为对这种复合材料的损伤、缺陷等进行探测的装置，在专利文献1、2中记载了一种利用FBG(Fiber Bragg Grating：光纤布拉格光栅)光纤传感器的损伤探测装置。作为光纤，近来正在逐渐地细径化(例如直径为52[μm])，因为即使嵌入构造物中，也几乎不会引起该构造物强度的降低，所以具有在设置方面自由度高的优点。

根据专利文献1、2所述的发明，使用下述部件：压电元件，其固定配置在构造用复合材料的规定位置上；导线，其向压电元件传输信号；光纤传感器，其固定配置，在其与压电元件之间夹持构成构造用复合材料的复合材料，在光纤传感器的纤芯部具有反射规定波长光的光栅部；光源，其向纤芯部进行光照射；特性检测单元，其对来自于光栅部的反射光的特性进行检测，该装置利用压电元件施振，并根据特性检测单元的输出变化探测损伤。另外，作为特性检测单元，使用对来自于光栅部的反射光的频率特性进行检测的频谱分析仪。

而且，在专利文献1中所述的发明中记载如下要点：与预先取得的正常的构造用复合材料的检测数据相比较，或者作为其它的方法，根据频谱分析仪检测出的频率分布而相对于确定频率的非振动时的变动值而设定阈值，在小于或等于该阈值的情况下可以判定为存在损伤(段落0032)。

在专利文献2中提出，在频谱分析仪上设置2个光学滤波器，频谱分析仪通过将反射光透过上述2个光学滤波器并输出至运算处理装置，从而高灵敏度地检测出反射光的波长振动信号，并基于运算处理装置获得的波长振动信号，计算与被检测体的损伤规模相当的值(DI值)。

作为损伤探测技术的一种方法，正在研究传播并受振被称为拉姆(Lamb)波的形态的超声波，根据受振波形的变化诊断是否发生损伤。所谓兰姆波，是在薄板中传播的超声波，因为衰减较小并且可以经过长距离在板构造中传播，所以是一种适用于损伤探测的超声波的传播形态。

另外，兰姆波具有多重模式性和速度分散性(频率依赖性)这两个特征，依赖于板的厚度和频率，存在速度不同的多个模式。因为这些复杂的特征，在当前，仅利用兰姆波的特定的频率信息进行损伤检测。

专利文献1：日本特开2005-98921号公报

专利文献2：日本特开2007-232371号公报

专利文献3：美国专利第5493390号说明书

发明内容

本发明的课题在于，提供一种损伤诊断系统及损伤诊断方法，其利用兰姆波的分散性这种特征，可以在宽频带中测量模式分散性，可以获得比当前更多的有利于损伤检测的信息，使定量评价剥离长度成为可能，可以高精度、高可靠性地探测、诊断损伤。

用于解决以上课题的技术方案1所述的发明是一种损伤诊断系统，其特征在于，具有：施振装置，其向被检测体施加宽频带兰姆波的超声波振动；振动检测传感器，其检测由所述被检测体传播的宽频带兰姆波；以及处理装置，其控制所述施振装置的起振动作，并对所述振动检测传感器的输出值进行处理，输出测量结果，所述处理装置，对由所述施振装置进行施振时获得的所述振动检测传感器的输出值进行变换，同定兰姆波的模式，对于从同定后的兰姆波的模式中选出的1个或者大于或等于2个的特定的模式，获得规定的特征值，并根据其变化中进行损伤诊断。

技术方案2所述的发明是技术方案1所述的损伤诊断系统，其特征在于，所述处理装置，对由所述施振装置进行施振时获得的所述振动检测传感器的输出值进行变换，获得频率及传播时间在2维上展开的传播强度分布数据，同定兰姆波的模式，对于从同定后的兰姆波的模式中选出的1个或者大于或等于2个的特定的模式，根据所述数据获得规定的特征值的变化，进行损伤诊断。

技术方案3所述的发明是技术方案1或2所述的损伤诊断系统，其特征在于，所述处理装置，将在1个或者大于或等于2个的频率下的产生传播强度最大值的传播时间作为所述规定的特征值。

技术方案4所述的发明是技术方案1或2所述的损伤诊断系统，其特征在于，所述处理装置，将A₁模式作为所述特定的模式。