AEセンサーとは？共振型・広帯域型の違い・価格・選び方

AEセンサーとは

AEは、材料が変形したり、き裂ができたりするときに、たまっていた弾性エネルギーが弾性波として出る現象です。数10kHz〜数MHzの高い周波数を持ちます。AEセンサーは、測る物の表面に付けた圧電素子でこの弾性波をとらえ、材料や構造物の欠陥や破壊を見つけたり予知したりします。

振動・温度・加速度のセンサーは、き裂や摩耗が進んで起きた2次的な現象をとらえます。AEセンサーは異常の始まりに出る波をとらえるので、振動センサーより先に気づけます。

比較ページには、日本の会社が自社で作るか自社ブランドで売るAEセンサーを、型番の単位で載せています。AE用のプリアンプ単体、加速度センサー、受け側のAEアナライザ、販売を終えた品は載せていません。

3つの種類

• 共振型は、振動子の共振を使って決まった周波数で感度を高くした型です。エヌエフ回路設計ブロックのAE-901Sは70kHz、FIRST AE（信和産業）のFAEN-S150は150kHzに感度の山があります
• 広帯域型は、バッキング材で共振を抑え、広い周波数を平らに拾う型です。富士セラミックスの1045Sは200〜1,300kHz、NFのAE-900M-WBは1M〜4MHzを扱います
• アンプ内蔵型は、ケースの中にプリアンプを入れた型です。振動子とアンプの間に雑音が入りません。富士セラミックスのAE144SA40-BNCと、FIRST AEの防水型FAEN-S60WIがこの型です

共振型と広帯域型の使い分け

• AEがあるかどうかを確かめる試験や、設備の監視では、感度の高い共振型を使います
• 富士セラミックスは、広帯域型を源波形解析や周波数解析に向く型として案内しています
• 広帯域型は共振を抑えているぶん、感度は低めです。富士セラミックスの1045Sは53±3dBです

周波数の選び方

• 出るAEの周波数は材料によって違うので、測る材料に合わせて共振周波数を選びます
• 表の共振型とアンプ内蔵型は、60kHz・70kHz・140kHz・150kHzに感度の山があります
• 各社とも、同じシリーズで共振周波数の違う型をそろえています

アンプ内蔵型と線の長さ

• FIRST AEは、センサの線が1m以上になるならプリアンプ内蔵型を使うよう案内しています
• FAEN-S60WIは20dBのプリアンプを内蔵し、電源の4〜12VDCを計測器側から送ります
• アンプの無い型で線を長く引くなら、AE用のプリアンプを別に付けます

付ける場所と環境

• 狭い場所や小さな試料には超小型を使います。NFのAE-900M-WBは直径5mm・高さ3.2mm、富士セラミックスの超小型は検出部の外径が直径3mm〜6mmです
• 水のかかる場所には防水型を使います。NFの防水仕様は、水面下15cmに沈めても中に水が入りません
• 富士セラミックスの工業用には、防水絶縁型・高温型・極低温型があります
• 測る物に接着して使うことが多く、マウンティングアダプタやマグネットの治具を使うと付け外しが楽になります

感度と値段

• 感度の数字は、社ごとの基準と、アンプ内蔵型ならアンプの利得を確かめてから比べます。富士セラミックスは0dB＝1V/m/sを基準にしています
• 値段を公式に出しているのはエヌエフ回路設計ブロックで、AE-901Sは51,000円、AE-900M-WBは109,000円です（どちらも税抜）
• 富士セラミックスと信和産業は値段を出していないので、見積もりを取ります