アコースティック・エミッション（ＡＥ）試験の基礎と計測および設備診断・IoTへの応用例

アコースティック・エミッション（AE）試験とは何か

アコースティック・エミッション（AE）試験は、物体に生じる変形や破壊に伴う高周波音波を検出する手法です。
この音波は、例えば金属やコンクリートが変形する際に発生します。
AE試験は、主に非破壊検査として利用され、物体の内部状態を知るために非常に有用な手段として知られています。

AE法は音響的な変化を捉え、破損や劣化、衝撃を可視化するため、事前に異常を発見し、事故を未然に防ぐ役割を果たします。
そのため、製造業の品質管理や設備診断において重要なツールとなっています。

AE試験の計測原理と装置

AE試験は、特定のセンシング装置と信号処理を組み合わせることで行われます。

AEセンサー

まず重要なのは、AEセンサーです。
このセンサーは、物体から発せられる弾性波を電気信号に変換します。
センサーの設置位置や感度は、物体の材質や形状、試験の目的によって調整されます。

信号処理装置

AEセンサーが捉えた信号は、その後信号処理装置に送られます。
ここでは、信号は必要に応じて増幅、フィルタリングされ、データ分析に適した形に整えられます。

信号処理の結果、AEイベント（弾性波の発生）が認識され、波形や強度、周波数成分などが分析されます。

データの記録と解析

AE試験では、得られたデータを長期間にわたり記録し、解析することが可能です。
異常が発生した際のAEイベントのパターンを把握することで、設備の状態を正確に評価することが可能になります。

解析結果をもとに、設備の健全性を評価し、必要なメンテナンスや修理を行うことができます。

AE試験による設備診断のメリット

AE試験による設備診断は、従来の方法では気付かない内部の異常を検出することができます。

非破壊検査

AE試験は非破壊検査手法の一つであり、物体を損傷させることなく内部の状態を検知できます。
このため、稼働中の設備や構造体に対しても継続的に診断が行えます。

リアルタイム監視

AE試験はリアルタイムでの監視が可能です。
異常なAEイベントが発生した際には即座に検出できるため、その場での対策が取れます。

また、自動化された設備にも適応が可能であり、IoT技術と組み合わせればさらなる効率化を図ることができます。

長期間のデータ蓄積

AE試験は、長期間にわたるデータの蓄積が可能です。
この蓄積データを使って設備の健全性や異常の傾向を分析することで、将来的なトラブルの予防に役立ちます。

AE試験の製造業への応用例

AE試験は多くの製造業において応用されています。

サプライチェーンの品質管理

製造業では、サプライチェーン全体の品質管理が重要です。
AE試験により、原材料や中間製品の品質を高精度でチェックすることができます。

異常を早期に発見することで、不良品の流通を防ぎ、顧客満足度を高めることにつながります。

製造工程のモニタリング

製造工程の各ステップでAE試験を行うことにより、設備の不調や異常な振動源を早期に発見することが可能です。
これにより、製品の品質を維持し、工程の安定稼働を実現します。

IoT技術とAE試験の融合

近年、IoT技術との融合により、AE試験の可能性がさらに広がっています。

リアルタイムデータの活用

AEセンサーが取得したデータをリアルタイムでクラウドにアップロードし、遠隔地からのモニタリングを可能にする例が増えています。

これにより、専門技術者が離れた場所からでも設備の状態を把握し、迅速な対応を行うことができます。

予知保全の実現

IoT技術を活用することで、蓄積されたAEデータから設備の異常を予知するアルゴリズムの開発が進んでいます。

これにより、設備の保全が予知保全として機能し、計画的なメンテナンススケジュールの策定が可能になります。

今後のAE試験の展望

AE試験は、今後も進化し続けることでしょう。

センサー技術の向上や信号処理技術の進化に伴い、より高精度な異常検知が可能となります。

また、IoTやAIとの連携により、さらに広範囲な設備診断が遠隔地からでも実現可能になるでしょう。

製造業においては、さらなる生産性の向上と安全性の確保に役立つツールとして、AE試験が欠かせない存在となることが期待されています。