JP2000266617A - 磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法 - Google Patents
磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法Info
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- JP2000266617A JP2000266617A JP11075674A JP7567499A JP2000266617A JP 2000266617 A JP2000266617 A JP 2000266617A JP 11075674 A JP11075674 A JP 11075674A JP 7567499 A JP7567499 A JP 7567499A JP 2000266617 A JP2000266617 A JP 2000266617A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス管の製造年代及び製造方法に起因する電
磁気特性の相違と、リフトオフの相違との影響を回避し
て、ガス管にかかる応力を精度よく算出できる装置を提
供する点にある。 【解決手段】 励磁コイル２と検出コイル４を備えた磁
歪センサ１の検出する起電力値を変数とし、ガス管の軸
方向に作用する応力σx を二次の関数式に表し、関数式
における各項にかかる比例定数を、ガス管の導電率とリ
フトオフとによって補正するようにしてある。
磁気特性の相違と、リフトオフの相違との影響を回避し
て、ガス管にかかる応力を精度よく算出できる装置を提
供する点にある。 【解決手段】 励磁コイル２と検出コイル４を備えた磁
歪センサ１の検出する起電力値を変数とし、ガス管の軸
方向に作用する応力σx を二次の関数式に表し、関数式
における各項にかかる比例定数を、ガス管の導電率とリ
フトオフとによって補正するようにしてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、地中に埋
設したガス配管に作用する曲げ応力等を算出する際に利
用されるもので、励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定
対象物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える
検出コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサによ
って、前記測定対象物の磁気的性質の変化をもたらす応
力を評価する磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法に
関する。
設したガス配管に作用する曲げ応力等を算出する際に利
用されるもので、励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定
対象物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える
検出コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサによ
って、前記測定対象物の磁気的性質の変化をもたらす応
力を評価する磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】磁歪センサを利用して磁性材料に作用す
る応力を測定する方法の原理は次のようなものである。
図１に示すように、平面板に対して引張応力σx が作用
すると、その応力方向においては材料の透磁率μx が大
きくなり、応力方向と直交する方向での透磁率μy と
で、透磁率の異方性（μx ＞μy ）が生じる性質があ
る。この透磁率の異方性に着目して、前記した磁歪セン
サを図示するように配置し、励磁コイルに電流を流す
と、検出コイルに透磁率の差（μx −μy ）に比例した
起電力値Ｖが発生する。透磁率の差（μx −μy ）は主
応力差（σx −σy ）に比例するので、結果的に起電力
値Ｖ1 は主応力差として表すことができる。 Ｖ1 ＝Ｍ・（σx −σy ） …… ここに、Ｍは励磁条件、コイルの条件、被測定物の電磁
気特性より決まる磁歪感度である。上記式より起電力
値Ｖ1 を求めることによって、反対に磁性材料に働く応
力を特定することができる。
る応力を測定する方法の原理は次のようなものである。
図１に示すように、平面板に対して引張応力σx が作用
すると、その応力方向においては材料の透磁率μx が大
きくなり、応力方向と直交する方向での透磁率μy と
で、透磁率の異方性（μx ＞μy ）が生じる性質があ
る。この透磁率の異方性に着目して、前記した磁歪セン
サを図示するように配置し、励磁コイルに電流を流す
と、検出コイルに透磁率の差（μx −μy ）に比例した
起電力値Ｖが発生する。透磁率の差（μx −μy ）は主
応力差（σx −σy ）に比例するので、結果的に起電力
値Ｖ1 は主応力差として表すことができる。 Ｖ1 ＝Ｍ・（σx −σy ） …… ここに、Ｍは励磁条件、コイルの条件、被測定物の電磁
気特性より決まる磁歪感度である。上記式より起電力
値Ｖ1 を求めることによって、反対に磁性材料に働く応
力を特定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、の式
を利用して応力を特定する場合に、応力状態が同一であ
っても、算出された起電力値が異なるという問題点があ
った。つまり、 イ．第１の問題点は、応力差（σx −σy ）が大きくな
ると、磁歪感度Ｍが飽和する為に、応力と起電力値との
関係が線型モデルより外れて、誤差が生じる点である。 ロ．第２の問題点は、測定対象物が例えばガス管として
使用される鋳鉄管のように同じ材質であるものであって
も、製造年代や製造方法の違いによって、電磁気特性が
異なり、この場合は磁歪感度Ｍ自体も変化することにな
り、測定結果が異なるという点である。この点について
は、図５に示すように、導電率が異なることによって、
磁歪センサの検出コイルに発生する起電力値が異なるこ
とが判明している。 ハ．第３の問題点は、図１に示すように、測定対象物と
励磁コア先端との間隔（リフトオフ）ｔが異なると、同
じ応力状態でありながら、図４に示すように、起電力値
が異なるという点である。このリフトオフｔによる影響
を回避する構成を採るものとして、例えば、特開昭６２
−１２１３２５号公報に開示された技術があり、このも
のの要旨は次のようなものである。つまり、励磁コアに
間隔検出コイルを設け、励磁コアと検出コアとの間隔を
調節することによって、リフトオフの影響を受けずに起
電力値を検出できる装置が記載されている。しかし、こ
のような構成を採る場合には、前記間隔を調節する為の
装置を必要とし、測定物を変更する毎に調節を要する為
に、採用し難い面がある。本発明の目的は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、リフトオフの影響を抑え
ながら調節操作を必要とすることなく、測定対象物の製
造年代や製造方法にも影響を受けることなく、起電力値
より応力を精度よく求めることができる磁歪応力測定装
置及び磁歪応力測定方法を提供する点にある。
を利用して応力を特定する場合に、応力状態が同一であ
っても、算出された起電力値が異なるという問題点があ
った。つまり、 イ．第１の問題点は、応力差（σx −σy ）が大きくな
ると、磁歪感度Ｍが飽和する為に、応力と起電力値との
関係が線型モデルより外れて、誤差が生じる点である。 ロ．第２の問題点は、測定対象物が例えばガス管として
使用される鋳鉄管のように同じ材質であるものであって
も、製造年代や製造方法の違いによって、電磁気特性が
異なり、この場合は磁歪感度Ｍ自体も変化することにな
り、測定結果が異なるという点である。この点について
は、図５に示すように、導電率が異なることによって、
磁歪センサの検出コイルに発生する起電力値が異なるこ
とが判明している。 ハ．第３の問題点は、図１に示すように、測定対象物と
励磁コア先端との間隔（リフトオフ）ｔが異なると、同
じ応力状態でありながら、図４に示すように、起電力値
が異なるという点である。このリフトオフｔによる影響
を回避する構成を採るものとして、例えば、特開昭６２
−１２１３２５号公報に開示された技術があり、このも
のの要旨は次のようなものである。つまり、励磁コアに
間隔検出コイルを設け、励磁コアと検出コアとの間隔を
調節することによって、リフトオフの影響を受けずに起
電力値を検出できる装置が記載されている。しかし、こ
のような構成を採る場合には、前記間隔を調節する為の
装置を必要とし、測定物を変更する毎に調節を要する為
に、採用し難い面がある。本発明の目的は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、リフトオフの影響を抑え
ながら調節操作を必要とすることなく、測定対象物の製
造年代や製造方法にも影響を受けることなく、起電力値
より応力を精度よく求めることができる磁歪応力測定装
置及び磁歪応力測定方法を提供する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】〔構成１〕請求項１にか
かる本発明による特徴構成は、前記検出コイルが捉えた
起電力値に対して前記測定対象物の導電率に基づく補正
を施す補正手段を設け、補正された起電力値に基づい
て、前記評価手段により、前記応力を評価すべく構成し
てある点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕本出願人らにおいては、第２の問題点とし
て挙げた製造装置や製造年代による相違は、測定対象物
個々の電磁気特性に起因し特に導電率によることを見出
した。つまり、図５に示すように、導電率の相違によっ
て起電力値が変化することを掴んだ。そこで、この導電
率と測定対象物の製造年代や製造方法とを対応させて、
起電力値を導電率に基づいて補正することによって、算
出応力値の精度を向上できる。
かる本発明による特徴構成は、前記検出コイルが捉えた
起電力値に対して前記測定対象物の導電率に基づく補正
を施す補正手段を設け、補正された起電力値に基づい
て、前記評価手段により、前記応力を評価すべく構成し
てある点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕本出願人らにおいては、第２の問題点とし
て挙げた製造装置や製造年代による相違は、測定対象物
個々の電磁気特性に起因し特に導電率によることを見出
した。つまり、図５に示すように、導電率の相違によっ
て起電力値が変化することを掴んだ。そこで、この導電
率と測定対象物の製造年代や製造方法とを対応させて、
起電力値を導電率に基づいて補正することによって、算
出応力値の精度を向上できる。
【０００５】〔構成２〕請求項２にかかる本発明による
特徴構成は、励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定対象
物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える検出
コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサを利用す
るものにおいて、前記起電力値を変数として応力を算出
する為の関数式の比例定数を、前記測定対象物の導電率
に基づいて補正する点にあり、その作用効果はつぎの通
りである。 〔作用効果〕測定対象物に作用する応力は、磁歪センサ
が捉えた起電力値に対して応力換算係数を掛け合わせて
算出するのが基本であるが、ここでは、起電力値を変数
として応力を算出する為の関数式の比例定数に、請求項
１にかかる発明において述べたように、導電率に基づく
補正を加えることによって、測定した起電力値に補正を
加えることができ、実際に作用する応力に近づけること
ができ、測定対象物の製造年代等の誤差要因を少なくで
きる。
特徴構成は、励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定対象
物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える検出
コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサを利用す
るものにおいて、前記起電力値を変数として応力を算出
する為の関数式の比例定数を、前記測定対象物の導電率
に基づいて補正する点にあり、その作用効果はつぎの通
りである。 〔作用効果〕測定対象物に作用する応力は、磁歪センサ
が捉えた起電力値に対して応力換算係数を掛け合わせて
算出するのが基本であるが、ここでは、起電力値を変数
として応力を算出する為の関数式の比例定数に、請求項
１にかかる発明において述べたように、導電率に基づく
補正を加えることによって、測定した起電力値に補正を
加えることができ、実際に作用する応力に近づけること
ができ、測定対象物の製造年代等の誤差要因を少なくで
きる。
【０００６】〔構成３〕請求項３にかかる本発明による
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアと
を備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた起
電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化を
もたらす応力を評価する評価手段を設けてあるものにお
いて、前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記間
隔検出コイルが捉えた起電力値に基づく補正を施す補正
手段を設け、補正された起電力値に基づいて、前記評価
手段により、前記応力を評価すべく構成してある点にあ
り、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕ここでは、図４に示すように、前記間隔値
の違いによって起電力値が異なることが分かっている。
そこで、図１に示すように、起電力値を磁歪センサで測
定する際に間隔検出コイルによって間隔値に相当する起
電力値を検出し、この間隔値に相当する起電力値で検出
コイルの起電力値を補正して、応力を評価する。つま
り、間隔検出コイルを使用して間隔に相当する起電力値
を直接取り出すことができるので、励磁コアと検出コア
との間隔を調節する為の装置や調節操作を必要としな
い。
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアと
を備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた起
電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化を
もたらす応力を評価する評価手段を設けてあるものにお
いて、前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記間
隔検出コイルが捉えた起電力値に基づく補正を施す補正
手段を設け、補正された起電力値に基づいて、前記評価
手段により、前記応力を評価すべく構成してある点にあ
り、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕ここでは、図４に示すように、前記間隔値
の違いによって起電力値が異なることが分かっている。
そこで、図１に示すように、起電力値を磁歪センサで測
定する際に間隔検出コイルによって間隔値に相当する起
電力値を検出し、この間隔値に相当する起電力値で検出
コイルの起電力値を補正して、応力を評価する。つま
り、間隔検出コイルを使用して間隔に相当する起電力値
を直接取り出すことができるので、励磁コアと検出コア
との間隔を調節する為の装置や調節操作を必要としな
い。
【０００７】〔構成４〕請求項４にかかる本発明による
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルとを備えた磁歪セン
サを利用するものにおいて、前記検出コイルが捉えた起
電力値を変数として応力を算出する為の関数式の比例定
数を、前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に基づいて
補正する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕前記間隔値によって補正することによっ
て、比例定数としての精度が高まり、算出する応力を実
際に作用している応力に近づけることができる。
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルとを備えた磁歪セン
サを利用するものにおいて、前記検出コイルが捉えた起
電力値を変数として応力を算出する為の関数式の比例定
数を、前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に基づいて
補正する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕前記間隔値によって補正することによっ
て、比例定数としての精度が高まり、算出する応力を実
際に作用している応力に近づけることができる。
【０００８】〔構成５〕請求項５にかかる本発明による
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアと
を備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた起
電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化を
もたらす応力を評価する評価手段を設けてあるものにお
いて、前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測
定対象物の導電率及び前記間隔検出コイルが捉えた起電
力値に基づく補正を施す補正手段を設け、補正された起
電力値に基づいて、前記評価手段により、前記応力を評
価すべく構成してある点にあり、その作用効果はつぎの
通りである。 〔作用効果〕図１に示すように、起電力値を磁歪センサ
で測定する際に間隔検出コイルによって間隔値に相当す
る起電力値を検出し、この間隔値に相当する起電力値で
検出コイルの検出起電力値を補正して、導電率に基づく
補正をさらに加味して、応力を評価する。
特徴構成は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端と
の間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを
巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起
因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアと
を備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた起
電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化を
もたらす応力を評価する評価手段を設けてあるものにお
いて、前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測
定対象物の導電率及び前記間隔検出コイルが捉えた起電
力値に基づく補正を施す補正手段を設け、補正された起
電力値に基づいて、前記評価手段により、前記応力を評
価すべく構成してある点にあり、その作用効果はつぎの
通りである。 〔作用効果〕図１に示すように、起電力値を磁歪センサ
で測定する際に間隔検出コイルによって間隔値に相当す
る起電力値を検出し、この間隔値に相当する起電力値で
検出コイルの検出起電力値を補正して、導電率に基づく
補正をさらに加味して、応力を評価する。
【０００９】請求項６にかかる本発明による特徴構成
は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端との間隔値
に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを巻いた励
磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起因する起
電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアとを備えた
磁歪センサを利用して応力を算出する方法であって、前
記検出コイルが捉えた起電力値を変数として応力を算出
する為の関数式の比例定数を、前記測定対象物の導電率
及び前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に基づいて補
正する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕導電率だけでなく前記間隔値によって補正
することによって、比例定数としての精度が高まり、算
出する応力を実際に作用している応力に近づけることが
できる。
は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端との間隔値
に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを巻いた励
磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起因する起
電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアとを備えた
磁歪センサを利用して応力を算出する方法であって、前
記検出コイルが捉えた起電力値を変数として応力を算出
する為の関数式の比例定数を、前記測定対象物の導電率
及び前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に基づいて補
正する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕導電率だけでなく前記間隔値によって補正
することによって、比例定数としての精度が高まり、算
出する応力を実際に作用している応力に近づけることが
できる。
【００１０】請求項７にかかる本発明による特徴構成
は、請求項２、４、６に記載の発明の特徴構成におい
て、前記応力を算出する為の関数式が一次関数である点
にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕応力値として概略的な値で十分な場合に有
効な関数であり、応力を算出する処理の為の時間も短時
間で済み、処理に要する制御装置も小型のもので済む。
は、請求項２、４、６に記載の発明の特徴構成におい
て、前記応力を算出する為の関数式が一次関数である点
にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕応力値として概略的な値で十分な場合に有
効な関数であり、応力を算出する処理の為の時間も短時
間で済み、処理に要する制御装置も小型のもので済む。
【００１１】請求項８にかかる本発明による特徴構成
は、請求項２、４、６に記載の発明の特徴構成におい
て、前記応力を算出する為の関数式が二次関数である点
にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕従来技術の項で指摘したように、の式を
利用して応力を特定する場合に、算出された起電力値が
異なるという問題点があった。つまり、第１の問題点
は、応力差（σx −σy ）が大きくなると、磁歪感度Ｍ
が飽和する為に、応力と起電力値との関係が線型モデル
より外れて、誤差が生じる点であった。これに対して、
本願発明では、起電力値を変数とした二次関数であるの
で、応力が大きくなる領域においても、誤差少なく応力
を算出することができる。
は、請求項２、４、６に記載の発明の特徴構成におい
て、前記応力を算出する為の関数式が二次関数である点
にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕従来技術の項で指摘したように、の式を
利用して応力を特定する場合に、算出された起電力値が
異なるという問題点があった。つまり、第１の問題点
は、応力差（σx −σy ）が大きくなると、磁歪感度Ｍ
が飽和する為に、応力と起電力値との関係が線型モデル
より外れて、誤差が生じる点であった。これに対して、
本願発明では、起電力値を変数とした二次関数であるの
で、応力が大きくなる領域においても、誤差少なく応力
を算出することができる。
【００１２】請求項９にかかる本発明による特徴構成
は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端との間隔値
に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを巻いた励
磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起因する起
電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアとを備えた
磁歪センサを用いる装置であって、種々の測定対象物に
対する導電率を入力する導電率入力手段と、前記検出コ
イルが捉えた起電力値に対して前記測定対象物の導電率
及び前記間隔値に基づく補正を施す補正手段と、補正さ
れた起電力値に基づいて、前記応力を評価する評価手段
を設けてある点にあり、その作用効果はつぎの通りであ
る。 〔作用効果〕製造年代や製造方法の異なる測定対象物の
導電率については予め測定しておいて、測定時に導電率
入力手段により入力する。その入力された導電率と間隔
検出コイルから得られる起電力値にもとづいて、検出コ
イルで得られた起電力値に補正を施して、評価手段によ
って応力を評価する。これによって、製造年代や製造方
法といった測定物の電磁気特性及び間隔値（リフトオ
フ）にも影響されないで応力を評価することができるに
いたった。
は、励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端との間隔値
に相当する起電力値を捉える間隔検出コイルを巻いた励
磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に起因する起
電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コアとを備えた
磁歪センサを用いる装置であって、種々の測定対象物に
対する導電率を入力する導電率入力手段と、前記検出コ
イルが捉えた起電力値に対して前記測定対象物の導電率
及び前記間隔値に基づく補正を施す補正手段と、補正さ
れた起電力値に基づいて、前記応力を評価する評価手段
を設けてある点にあり、その作用効果はつぎの通りであ
る。 〔作用効果〕製造年代や製造方法の異なる測定対象物の
導電率については予め測定しておいて、測定時に導電率
入力手段により入力する。その入力された導電率と間隔
検出コイルから得られる起電力値にもとづいて、検出コ
イルで得られた起電力値に補正を施して、評価手段によ
って応力を評価する。これによって、製造年代や製造方
法といった測定物の電磁気特性及び間隔値（リフトオ
フ）にも影響されないで応力を評価することができるに
いたった。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による磁歪センサ１を利用
して応力を検出する際の対象となる測定物は鋳鉄管Ｃで
ある。磁歪センサ１の構成について説明する。図１に示
すように、励磁コイル２を巻き付けた励磁コア３と、検
出コイル４を巻き付けた検出コア５とを交差する状態に
配置し、間隔検出コイル６を励磁コア３に巻き付けて構
成してある。磁歪センサ１のリフトオフ量ｔについては
磁歪感度を保持できる範囲内であれば特に制限はなく、
１〜３ｍｍ程度であればよい。
して応力を検出する際の対象となる測定物は鋳鉄管Ｃで
ある。磁歪センサ１の構成について説明する。図１に示
すように、励磁コイル２を巻き付けた励磁コア３と、検
出コイル４を巻き付けた検出コア５とを交差する状態に
配置し、間隔検出コイル６を励磁コア３に巻き付けて構
成してある。磁歪センサ１のリフトオフ量ｔについては
磁歪感度を保持できる範囲内であれば特に制限はなく、
１〜３ｍｍ程度であればよい。
【００１４】磁歪センサ１で検出した起電力値をもとに
応力を算出する原理について概略を説明する。測定対象
物として一定長さの管を想定しその管に曲げモーメント
が作用すると考えると、小口径の管では管周方向での応
力については考慮する必要がなく実質的に存在しないも
のとできるので、磁歪センサ１で検出した起電力値Ｖ 1
をもとに管軸方向に作用する応力σx を算出することが
できる。具体的な数式は次のようになる。 σx ＝（ｍ1 ×Ａ2 ＋ｍ2 ×Ａ＋ｍ3 ／Ｖ2 2＋ｍ4 ／Ｖ2 ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2 ＋（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… Ｖ1 ：検出コイルに発生する起電力値（ｍＶ） Ｖ2 ：間隔検出コイルに発生する起電力値（ｍＶ） Ａ ：測定対象物の導電率の値（Ｓ／ｍ） ｍ1 〜ｍ15：実験結果より統計的に求めた定数 一方、鋳鉄管Ｃの製造年代や製造方法による電磁気特性
の違いは、渦電流式の検出装置（図示せず）で予め測定
した導電率で表示し、この導電率を応力算出時に利用す
る。ｍ1 〜ｍ15については、製造年代や製造方法の違い
による複数種類の鋳鉄管Ｃで予め測定を行い、実際の応
力値と誤差の少なくなるように統計的に求めた数値であ
る。
応力を算出する原理について概略を説明する。測定対象
物として一定長さの管を想定しその管に曲げモーメント
が作用すると考えると、小口径の管では管周方向での応
力については考慮する必要がなく実質的に存在しないも
のとできるので、磁歪センサ１で検出した起電力値Ｖ 1
をもとに管軸方向に作用する応力σx を算出することが
できる。具体的な数式は次のようになる。 σx ＝（ｍ1 ×Ａ2 ＋ｍ2 ×Ａ＋ｍ3 ／Ｖ2 2＋ｍ4 ／Ｖ2 ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2 ＋（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… Ｖ1 ：検出コイルに発生する起電力値（ｍＶ） Ｖ2 ：間隔検出コイルに発生する起電力値（ｍＶ） Ａ ：測定対象物の導電率の値（Ｓ／ｍ） ｍ1 〜ｍ15：実験結果より統計的に求めた定数 一方、鋳鉄管Ｃの製造年代や製造方法による電磁気特性
の違いは、渦電流式の検出装置（図示せず）で予め測定
した導電率で表示し、この導電率を応力算出時に利用す
る。ｍ1 〜ｍ15については、製造年代や製造方法の違い
による複数種類の鋳鉄管Ｃで予め測定を行い、実際の応
力値と誤差の少なくなるように統計的に求めた数値であ
る。
【００１５】上記した応力σx を算出する式において、
導電率Ａとｍ1 〜ｍ15の数値については予め求められる
ものであるので、残りの両起電力値Ｖ1 Ｖ2 を磁歪セン
サ１を使用して直接求めて、応力を算出する。この応力
を評価する制御系としては、図２に示すように、交流電
流を励磁コイル２に与え検出コイル４及び間隔検出コイ
ル６で検出した起電力値を、クロック装置１０からの指
令を受けて決められた周期毎に同期検波器１１で直流信
号として取り出し、ＣＰＵを備えた評価手段１２で処理
する。導電率Ａについては導電率入力手段１３を備え、
鋳鉄管Ｃの製造年代や製造方法に基づいて導電率を選択
して入力する。実験結果より統計的に求めた定数ｍ1 〜
ｍ15については、マップデータとしてメモリー９に記憶
する。励磁コイル２に与える交流電流は選定周波数によ
って磁束の浸透度が異なるので、測定対象物の表面状態
の影響を受けにくいものを選定する必要がある。
導電率Ａとｍ1 〜ｍ15の数値については予め求められる
ものであるので、残りの両起電力値Ｖ1 Ｖ2 を磁歪セン
サ１を使用して直接求めて、応力を算出する。この応力
を評価する制御系としては、図２に示すように、交流電
流を励磁コイル２に与え検出コイル４及び間隔検出コイ
ル６で検出した起電力値を、クロック装置１０からの指
令を受けて決められた周期毎に同期検波器１１で直流信
号として取り出し、ＣＰＵを備えた評価手段１２で処理
する。導電率Ａについては導電率入力手段１３を備え、
鋳鉄管Ｃの製造年代や製造方法に基づいて導電率を選択
して入力する。実験結果より統計的に求めた定数ｍ1 〜
ｍ15については、マップデータとしてメモリー９に記憶
する。励磁コイル２に与える交流電流は選定周波数によ
って磁束の浸透度が異なるので、測定対象物の表面状態
の影響を受けにくいものを選定する必要がある。
【００１６】上記した算出式を用いて算出した応力値の
結果が図３の実線で示すものであり、この二次式のｍ1
〜ｍ15の数値の一例としてはつぎのようなものを挙げる
ことができる。上記数値を採用した二次式の有用性とし
ては、別途の方法で実測した値との偏差が少ないことが
証明されており、実際に作用している応力値との偏差に
ついては図７に示している。 ｍ1 ： ３．０４６Ｅ−１５ ｍ2 ：−８．４１０Ｅ−０９ ｍ3 ：−９．９０６Ｅ＋０２ ｍ4 ： ３．２２５Ｅ＋００ ｍ5 ： ３．８３７Ｅ−０３ ｍ6 ： ４．８６１Ｅ−１３ ｍ7 ：−１．３１３Ｅ−０６ ｍ8 ：−６．４６７Ｅ＋０５ ｍ9 ： ２．７４５Ｅ＋０３ ｍ10：−５．７１３Ｅ−０１ ｍ11：−１．１０７Ｅ−１０ ｍ12： ４．５２６Ｅ−０４ ｍ13： ４．６０９Ｅ−０４ ｍ14：−１．３３９Ｅ＋００ ｍ15： ５．３８７Ｅ＋０２ 図６で示すように、先に提示した導電率やリフトオフ値
での補正を行っていない算出式を用いた場合と比べて見
ると、導電率等で補正した場合の違いが良く分かる。
結果が図３の実線で示すものであり、この二次式のｍ1
〜ｍ15の数値の一例としてはつぎのようなものを挙げる
ことができる。上記数値を採用した二次式の有用性とし
ては、別途の方法で実測した値との偏差が少ないことが
証明されており、実際に作用している応力値との偏差に
ついては図７に示している。 ｍ1 ： ３．０４６Ｅ−１５ ｍ2 ：−８．４１０Ｅ−０９ ｍ3 ：−９．９０６Ｅ＋０２ ｍ4 ： ３．２２５Ｅ＋００ ｍ5 ： ３．８３７Ｅ−０３ ｍ6 ： ４．８６１Ｅ−１３ ｍ7 ：−１．３１３Ｅ−０６ ｍ8 ：−６．４６７Ｅ＋０５ ｍ9 ： ２．７４５Ｅ＋０３ ｍ10：−５．７１３Ｅ−０１ ｍ11：−１．１０７Ｅ−１０ ｍ12： ４．５２６Ｅ−０４ ｍ13： ４．６０９Ｅ−０４ ｍ14：−１．３３９Ｅ＋００ ｍ15： ５．３８７Ｅ＋０２ 図６で示すように、先に提示した導電率やリフトオフ値
での補正を行っていない算出式を用いた場合と比べて見
ると、導電率等で補正した場合の違いが良く分かる。
【００１７】以上より、応力を測定する場合には、ま
ず、励磁コイル２に交流電流を流し、導電率を入力し、
ｍ1 〜ｍ15の数値を選択すると、式により処理が評価
手段１２によって行われ、出力される。磁歪センサ１か
らの起電力値は、導電率や間隔検出コイル６からの起電
力値によって式を介して補正を施される。
ず、励磁コイル２に交流電流を流し、導電率を入力し、
ｍ1 〜ｍ15の数値を選択すると、式により処理が評価
手段１２によって行われ、出力される。磁歪センサ１か
らの起電力値は、導電率や間隔検出コイル６からの起電
力値によって式を介して補正を施される。
【００１８】〔別実施の形態例〕 （１） 応力σx を算出する式としては、次に示すよう
に一次式の形態を採ってもよい。 σx ＝（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… この応力式σx は、図３に示すように、一点鎖線によっ
て示されており、実線で示されている二次式で表される
応力と余り変わらない値を示している。 （２） 導電率のみで式の比例定数を補正する方法
を採ってもよい。 σx ＝（ｍ1 ×Ａ2 ＋ｍ2 ×Ａ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2＋（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ10 ）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ15 …… σx ＝（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ15 …… （３）前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測
定対象物の導電率に基づく補正を施す補正手段として
は、導電率を人為的に投入する導電率入力手段をいう
が、テーブルマップとして導電率値を設け、ソフト的に
処理する形態を採ってもよい。 （４）間隔検出コイル６を備えたものでは、間隔検出コ
イル６からの起電力値を取り込んで、検出コイル４から
の起電力値を補正することができ、この場合の間隔検出
コイル６及びこのコイル６からの信号を処理する装置を
含めて補正手段と称する。導電率を考慮せずに、間隔検
出コイル６が捉えた起電力値のみに基づいて補正を施し
てもよく、この場合の式の比例定数は次のようにな
る。 σx ＝（ｍ3 ／Ｖ2 2＋ｍ4 ／Ｖ2 ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2＋（ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… σx ＝（ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ 15 …… （５）前記したように、リフトオフ検出の為の装置は必
ずしも必要ではなく、補正手段としては、導電率を用い
て補正するだけの手段を持てばよい。
に一次式の形態を採ってもよい。 σx ＝（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… この応力式σx は、図３に示すように、一点鎖線によっ
て示されており、実線で示されている二次式で表される
応力と余り変わらない値を示している。 （２） 導電率のみで式の比例定数を補正する方法
を採ってもよい。 σx ＝（ｍ1 ×Ａ2 ＋ｍ2 ×Ａ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2＋（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ10 ）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ15 …… σx ＝（ｍ6 ×Ａ2 ＋ｍ7 ×Ａ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ11×Ａ2 ＋ｍ12×Ａ＋ｍ15 …… （３）前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測
定対象物の導電率に基づく補正を施す補正手段として
は、導電率を人為的に投入する導電率入力手段をいう
が、テーブルマップとして導電率値を設け、ソフト的に
処理する形態を採ってもよい。 （４）間隔検出コイル６を備えたものでは、間隔検出コ
イル６からの起電力値を取り込んで、検出コイル４から
の起電力値を補正することができ、この場合の間隔検出
コイル６及びこのコイル６からの信号を処理する装置を
含めて補正手段と称する。導電率を考慮せずに、間隔検
出コイル６が捉えた起電力値のみに基づいて補正を施し
てもよく、この場合の式の比例定数は次のようにな
る。 σx ＝（ｍ3 ／Ｖ2 2＋ｍ4 ／Ｖ2 ＋ｍ5 ）×Ｖ1 2＋（ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ15 …… σx ＝（ｍ8 ／Ｖ2 2＋ｍ9 ／Ｖ2 ＋ｍ10）×Ｖ1 ＋ｍ13×Ｖ2 2＋ｍ14×Ｖ2 ＋ｍ 15 …… （５）前記したように、リフトオフ検出の為の装置は必
ずしも必要ではなく、補正手段としては、導電率を用い
て補正するだけの手段を持てばよい。
【図１】磁歪センサの検出状態を示す斜視図
【図２】制御ブロック図
【図３】応力算出式を用いて算出した図
【図４】リフトオフによる起電力値に与える影響を示す
図
図
【図５】導電率の違いによる起電力値を示す図
【図６】従来の算出式を用いた場合の実応力と算出応力
値との誤差を示す図
値との誤差を示す図
【図７】本発明にかかる算出式を用いた場合の実応力と
算出応力値との誤差を示す図
算出応力値との誤差を示す図
１ 磁歪センサ ２ 励磁コイル ３ 励磁コア ４ 検出コイル ５ 検出コア ６ 間隔検出コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 禎 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 榎 光一 京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会 社関西新技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G017 AD04 AD05 BA05 BA13 BA15 CA11
Claims (9)
- 【請求項１】 励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定対
象物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える検
出コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサを設
け、前記起電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性
質の変化をもたらす応力を評価する評価手段を設けてあ
る磁歪応力測定装置であって、 前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測定対象
物の導電率に基づく補正を施す補正手段を設け、補正さ
れた起電力値に基づいて、前記評価手段により、前記応
力を評価すべく構成してある磁歪応力測定装置。 - 【請求項２】 励磁コイルを巻いた励磁コアと、測定対
象物の磁気的性質の変化に起因する起電力値を捉える検
出コイルを巻いた検出コアとを備えた磁歪センサを利用
する磁歪応力測定方法であって、 前記起電力値を変数として応力を算出する為の関数式の
比例定数を、前記測定対象物の導電率に基づいて補正す
る磁歪応力測定方法。 - 【請求項３】 励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端
との間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイル
を巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に
起因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コア
とを備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた
起電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化
をもたらす応力を評価する評価手段を設けてある磁歪応
力測定装置であって、 前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記間隔検出
コイルが捉えた起電力値に基づく補正を施す補正手段を
設け、補正された起電力値に基づいて、前記評価手段に
より、前記応力を評価すべく構成してある磁歪応力測定
装置。 - 【請求項４】 励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端
との間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイル
を巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に
起因する起電力値を捉える検出コイルとを備えた磁歪セ
ンサを利用する磁歪応力測定方法であって、 前記検出コイルが捉えた起電力値を変数として応力を算
出する為の関数式の比例定数を、前記間隔検出コイルが
捉えた起電力値に基づいて補正する磁歪応力測定方法。 - 【請求項５】 励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端
との間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイル
を巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に
起因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コア
とを備えた磁歪センサを設け、前記検出コイルが捉えた
起電力値に基づいて前記測定対象物の磁気的性質の変化
をもたらす応力を評価する評価手段を設けてある磁歪応
力測定装置であって、 前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記測定対象
物の導電率及び前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に
基づく補正を施す補正手段を設け、補正された起電力値
に基づいて、前記評価手段により、前記応力を評価すべ
く構成してある磁歪応力測定装置。 - 【請求項６】 励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端
との間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイル
を巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に
起因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コア
とを備えた磁歪センサを利用する磁歪応力測定方法であ
って、 前記検出コイルが捉えた起電力値を変数として応力を算
出する為の関数式の比例定数を、前記測定対象物の導電
率及び前記間隔検出コイルが捉えた起電力値に基づいて
補正する磁歪応力測定方法。 - 【請求項７】 前記応力を算出する為の関数式が一次関
数である請求項２、４、６のうちのいずれか一つに記載
の磁歪応力測定方法。 - 【請求項８】 前記応力を算出する為の関数式が二次関
数である請求項２、４、６のうちのいずれか一つに記載
の磁歪応力測定方法。 - 【請求項９】 励磁コイル及び測定対象物と励磁コア端
との間隔値に相当する起電力値を捉える間隔検出コイル
を巻いた励磁コアと、測定対象物の磁気的性質の変化に
起因する起電力値を捉える検出コイルを巻いた検出コア
とを備えた磁歪センサを用いる磁歪応力測定装置であっ
て、 種々の測定対象物に対する導電率を入力する導電率入力
手段と、前記検出コイルが捉えた起電力値に対して前記
測定対象物の導電率及び前記間隔検出コイルが捉えた起
電力値に基づく補正を施す補正手段と、補正された起電
力値に基づいて、前記応力を評価する評価手段を設けて
ある磁歪応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075674A JP2000266617A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11075674A JP2000266617A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266617A true JP2000266617A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13582996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11075674A Pending JP2000266617A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 磁歪応力測定装置及び磁歪応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266617A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100403051C (zh) * | 2002-12-20 | 2008-07-16 | 国际商业机器公司 | 测量磁电阻元件中磁致伸缩的方法 |
| DE102021120522A1 (de) | 2021-08-06 | 2023-02-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11075674A patent/JP2000266617A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100403051C (zh) * | 2002-12-20 | 2008-07-16 | 国际商业机器公司 | 测量磁电阻元件中磁致伸缩的方法 |
| DE102021120522A1 (de) | 2021-08-06 | 2023-02-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung |
| DE102021120522B4 (de) | 2021-08-06 | 2023-06-01 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensoranordnung |
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