tion，以下称为"SD"）及第一边带频谱（first sideband spectrogram，以下称为 "FSS"）生成技术，检测生成FSS，从而诊断构造物有无损伤，并将诊断结果无线传送到位于 远处的检查系统，由此能够实时检查构造物有无裂痕，能够将构造物的裂痕变大的情况防 患于未然。
[0028] 图I (a)和图I (b)是根据构造物的有无损伤而表不的频率特性，如图I (a)所不， 在金属构造物中没有疲劳损伤（fatigue damage)的情况下，如果向构造物施加超声波，则 频率响应仅测量出两个超声波频率信号。但是，如图1(b)所示，在金属构造物中存在疲劳 损伤的情况下，由于损伤领域局部地具备非线性，因此在超声波通过该损伤领域时，产生超 声波频率成分的高谐波（harmonics)及调制（modulation)。与以往技术不同地，本发明为 这样的发明：将彼此不同的频率的两个超声波施加到构造物，通过线性信号去除技术及同 步解调技术而由从损伤领域产生的信号响应提取一次调制成分，根据超声波的频率变化而 结合具备不同值的一次调制成分而生成第一边带频谱，根据第一边带频谱而诊断构造物的 疲劳损伤。
[0029] 图2表示本发明以将航空器的机体和机翼连接的接头凸耳（fitting-lug)构造物 实物模型进行测试的结果。图2(a)和图2(b)是在实验中使用的接头凸耳，图2(c)是用于 进行疲劳损伤模拟的反复荷重试验。如图2(a)和图2(b)所示，在接头凸耳上附着同心双重 压电转换器。低频的激励（pumping)信号施加到同心双重压电转换器（ACT)的外侧部分的 压电转换器，通过同心双重压电转换器（ACT)的内侧部分的第二压电转换器（4)而施加高 频的探测（probing)信号，并从附着于上述同心双重压电转换器的另一侧的两个压电转换 器的内侧同时测量响应信号。图2(c)是在能够施加相当于作为实际航空器的飞行时间的 1000小时的重复荷重的装置上设置了试片的模型，图2(d)表示因重复荷重而产生约40mm 长度的疲劳损伤的试片。
[0030] 图3表示利用本发明的非线性超声波调制技术的无线诊断装置（20)，能够诊断如 图2所示的构造物这样的疲劳裂痕。在此，包括：由输出彼此不同的频率信号的低频生成 部（28)和高频生成部（29)构成的频率生成部（21);从上述低频生成部（28)和高频生成 部（29)接收高频和低频而使构造物振动并检测来自构造物的超声波的压电转换部（22); 将压电转换部（22)的输出转换为数字信号的数字转换器（digitizer);进行LRS及SD处 理而生成一次调制成分，并根据改变超声波的频率而提取的一次调制成分的结合，生成第 一边带频谱，且根据第一边带频谱诊断有无裂痕，将诊断结果无线传送到检查者或检查系 统的数字信号处理部（23)。
[0031] 例如，假设高频为80kHz~IlOkHz的超声波，且是探测信号（probing signal)。 假设低频为IOkHz~20kHz的超声波，且是激励信号（pumping signal)。上述低频生成部 (28)根据第一控制信号（ctrll)而生成低频的激励信号。例如，激励信号为16. 5kHz、12V 的正弦波（sine wave)。上述高频生成部（29)根据第二控制信号（ctrl2)而生成高频的探 测信号。例如，探测信号是具备80kHz~IlOkHz频带的12V的线性调频（linear chirp) 信号。即使本发明所使用的超声波的电压水平显著低于以往技术，也能够诊断有无损伤，因 此能够实现低功耗的无线诊断传感器。上述低频生成部（28)和上述高频生成部（29)可体 现为数字模拟转换器。追加地，上述低频生成部（28)和上述高频生成部（29)还可包括滤 波器和放大器。
[0032] 具体说明图3的结构的话如下：上述压电转换部（22)包括：将上述低频信号施 加到上述构造物的第一压电转换器（3);将上述高频信号施加到上述构造物的第二压电转 换器（4)及以电信号输出由上述低频和上述高频构成的构造物的响应的第三压电转换器 (5) 。
[0033] 上述第一压电转换器（3)和第二压电转换器（4)附着于构造物而将彼此不同的频 率的超声波施加到构造物来引发振动，可通过图2 (a)、2 (b)及2 (d)中图示的同心双重压电 转换器而体现。同心双重压电转换器由中心相同的两个压电转换器来构成，一个（第一压 电转换器（3))是位于中心的圆形传感器，另一个（第二压电转换器（4))是与圆形传感器 隔开规定距离而形成的环形的传感器。参照图2(d)，通过第一输入端子（31)而向上述第一 压电转换器（3)施加低频信号，通过第二输入端子（32)而向上述第二压电转换器（4)施加 高频信号。在使用同心双重压电转换器的情况下，即便在彼此不同的位置处施加超声波，也 能够实现与在相同的位置施加时相同的效果。
[0034] 上述第三压电转换器（5)附着于构造物（7)，通过振动而将发生于上述构造物（7) 的响应转换为电信号。
[0035] 上述数字转换器（6)根据第三控制信号（ctrl3)而测量上述第三压电转换器（5) 的输出，将模拟信号形态的第三压电转换器（5)的输出转换为数字信号。上述数字转换器 (6) 可体现为模拟数字转换器。
[0036] 上述高频生成部（29)和上述低频生成部（28)的输出被施加到上述第一压电转换 器⑶和上述第二压电转换器（4)，上述第三压电转换器（5)的输出被施加到上述数字转换 器（6)。高频生成部（29)、低频生成部（28)、数字转换器（6)和压电转换器（3,4,5)通过电 缆或传输线等而连接。
[0037] 上述数字信号处理部（23)对于因上述频率信号而在构造物发生的响应进行线性 信号去除处理及同步解调处理而提取一次调制信号，并生成FSS，由此判断构造物有无损 伤，将诊断结果传送到位于远处的安全管理检查者或检查系统。上述数字信号处理部（23) 包括：线性信号去除部（16)、同步解调部（17)、FSS生成部（18)及无线传送部（19)。
[0038] 线性信号去除技术作为从在同时施加激励信号和探测信号时的构造物的响应减 去在分别单独施加激励信号和探测信号时的构造物的响应的技术，这是只有本发明所具有 的独特的信号处理技术。
[0039] 对线性信号去除技术进行具体说明的话如下。第三压电转换器（5)将向构造物同 时施加激励信号和探测信号而产生的构造物的响应转换为模拟电信号，数字转换器（6)将 上述模拟电信号转换为第一数字信号。并且，为了去除激励信号和探测信号的线性响应和 高谐波响应，这次由第三压电转换器（5)和数字转换器（6)将仅将激励信号施加到构造物 (7)而产生的构造物的响应转换为第二数字信号。然后，第三压电转换器（5)和数字转换 器（6)将仅将探测信号施加到构造物（7)而产生的构造物的响应转换为第三数字信号。上 述线性信号去除部（16)从上述第一数字信号中去除上述第二数字信号和上述第三数字信 号。在此，假设不存在根据施加各个频率信号的时间差而产生的误差。因此，参照图5(d)， 上述线性信号去除部（16)从数字转换器的输出仅提取边带的信号。
[0040] 【数学式1】
[0044] 参照图8,如数学式1所示，上述线性信号去除部（16)可以在整个频带上从来自构 造物的输出信号（u T)中去除线性响应（linear response) (u(1))及高谐波响应（ha