非侵襲性ストレス測定システム

非侵入型応力測定(システム)、またはNSMS は、回転するターボ機械の動的なブレード応力を決定する方法です。NSMS は、「ブレード先端タイミング」(BTT) ^[1] 、 「到着時間分析」(ATA)、「ブレード振動監視」(BVM)、Beruehrungslose Schaufel Schwingungsmessung (BSSM)、および「ブレード健全性監視」(BHM) という名前でも知られています。NSMS は、外部に取り付けられたセンサーを使用して、ターボ機械ブレードの通過時間を決定します。たわみに変換された後の通過時間を使用して、振幅/応力、位相、周波数、減衰などの各ブレードの振動応答特性を測定できます。すべてのブレードが測定されるため、フラッター、ブレードのミスチューニング、ノード直径などのステージ効果も特性評価できます。^{[2]この測定方法は、}ガスタービンエンジン（ファン、コンプレッサー、タービン） のすべての段階、およびターボチャージャーからロケットポンプに至るまでのその他のターボ機械装置で効果的に使用されています。特定の状況にこの技術を適用できるかどうかは、環境要件を満たすことができるセンサーの種類に依存します。^[3]

一連のセンサーを使用して、回転ブレードの到達時間を測定し、基準値と比較することで、ブレードのたわみを判定します。回転数やセンサー数によるブレードのたわみは、振動特性の判定に使用できます。この情報は、有限要素モデル(FEM) と組み合わせて、回転部品の動的応力の判定に使用できます。^[2]

NSMS では、ブレードの通過を正確に示すことができるセンサーやプローブを使用できます。一般に、光ファイバーを使用した光学プローブは、高レベルの空間分解能を得るために使用されます。光源 (通常はレーザー) と光ファイバーを使用して、一定の光線を回転ブレードの経路に向けます。ブレードがプローブを通過すると、光が反射されて光ファイバーによって捕捉され、光検出器に送られて電気信号に変換されます。渦電流センサー、静電容量センサー、マイクロ波センサーなどのフィールド タイプのセンサーは、過酷な環境や長時間のテストに役立ちます。

NSMS技術は1949年に特許を取得しており^[4] 、 それ以降も多くの改良が特許を取得しています。最近の米国の研究者の中には、NSMSは1980年に大手航空機エンジンOEM（および米国空軍）によって初めて開発されたと考えている人もいます。^[5]回転ひずみゲージ の代替技術として考えられているかもしれませんが、現在はひずみゲージの必須の補完技術として使用されています。この技術は、ターボ機械の開発や高サイクル疲労（HCF）のトラブルシューティングに広く使用されています。直接ブレードを観察できること、センサーの外部取り付け、固有の保守性により、NSMSは少なくとも2006年から長期的な健全性監視方法として使用されています。^[6] 最近では、複数の研究者がこの技術の応用に積極的に取り組んでいます。^[7]