JP2002174625A

JP2002174625A - 金属疲労識別装置及び金属疲労識別システム

Info

Publication number: JP2002174625A
Application number: JP2001303377A
Authority: JP
Inventors: Tokichi Maeda; 東吉前田; Masataka Okubo; 正喬大久保; Masahiko Saito; 雅彦齋藤; Shuhei Saito; 周平齋藤; Kazuyoshi Sekine; 和喜関根
Original assignee: MAEDA KK; Maeda Ltd
Current assignee: MAEDA KK; Maeda Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】金属に亀裂が発生する前の段階において、疲
労の進行状態を定量的に検出し、さらに検出のための操
作も簡略に行える金属疲労識別装置及び金属疲労識別シ
ステムを提供することを目的とする。【解決手段】金属材料からなる検査試料１１の疲労を
識別する装置であって、交流電流が入力されて磁場を形
成する励磁コイル２１と、励磁コイル２１により電磁誘
導され検査試料１１による前記磁場の変化を出力する誘
導コイル２２とを備えた検出コイル部２０を有し、検査
試料１１の検査時の励磁コイル２１への交流電流は、基
準試料１２の検査時に検出コイル部２０の出力が最大と
なる周波数ｆ０に特定されることにより、上記課題を解
決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【０００２】本発明は、金属の疲労を検出する装置及び
システムに関するものであって、特に金属疲労の中でも
亀裂が発生する前段階を検出する装置及びシステムに関
する技術分野に属する。

【０００３】

【従来の技術】現在、金属疲労の検出においては、金属
の疲労が進行し破断する前段階の亀裂の発生を危険域と
して捉え、この亀裂の有無を発見することによって、金
属の破断を未然に防止する方法が一般的に行われてい
る。具体的には、Ｘ線や超音波による透過、反射などの
技術を利用して、金属内部における亀裂を検出したり、
あるいは磁力を利用して、金属表面の亀裂を検出したり
する方法が用いられている。

【０００４】中でも特に、非破壊検査において簡単に金
属の亀裂を検出する方法として、磁気を用いた渦流式の
センサが広く利用されている。これは、励磁コイルに交
流電流を印加して磁場を形成し、検査試料に生じせしめ
た渦流が、亀裂によって変化することを誘導コイルで検
出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような渦
流式では、亀裂の形状や大きさによって検出できる周波
数が異なるため、感度良く検出するためには、検出時に
励磁コイルに印加する交流電流の周波数を変化させた
り、周波数を複数化したりといった方法が必要であっ
た。そのため、操作や装置構成が複雑になり、特に、非
破壊検査を目的として、機動性を有した測定が必要な場
合には、装置を小型化したり操作性を向上させたりする
ことが望まれていた。

【０００６】また、金属疲労の検出において、亀裂が発
生した状態というのは破壊の一歩手前の状態であり、そ
の時点で金属疲労を検出しても、余寿命の推定という観
点では不十分であった。そのため、亀裂が発生する前の
さらに早期の段階で疲労を発見し、疲労の有無だけでな
くその度合いも識別できることが望まれていた。

【０００７】このような従来の課題を考慮して、本発明
は、金属に亀裂が発生する前の段階において、疲労の進
行状態を定量的に検出し、さらに検出のための操作も簡
略に行える金属疲労識別装置及び金属疲労識別システム
を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の金属疲労識別装置は、次のような手段を採
用する。

【０００９】すなわち、請求項１では、金属材料からな
る検査試料の疲労を識別する装置であって、交流電流が
入力されて磁場を形成する励磁コイルと、励磁コイルに
より電磁誘導され検査試料による前記磁場の変化を出力
する誘導コイルとを備えた検出コイル部を有し、検査試
料の検査時の励磁コイルへの交流電流は、基準試料の検
査時に検出コイル部の出力が最大となる周波数ｆ０に特
定される。

【００１０】この手段では、金属材料からなる検査試料
の亀裂が発生する前の疲労を、励磁コイルにより形成さ
れた磁場の変化として捉え、誘導コイルの出力から検出
して識別がなされる。特に、あらかじめ基準試料を検査
して検出コイル部の出力が最大となる周波数ｆ０を求
め、この周波数ｆ０に特定して検査試料を検査すること
により、ＳＮ比が高められ検出精度が向上される。

【００１１】また、請求項２では、請求項１記載の金属
疲労識別装置において、基準試料は、検査試料と同質で
金属疲労のない試料であることを特徴とする。

【００１２】この手段では、検査試料と基準試料の金属
疲労に起因する変化のみが感度良く検出される。

【００１３】また、請求項３では、請求項１または２記
載の金属疲労識別装置において、検出コイル部には磁芯
として高透磁性部材が備えられ、この高透磁性部材と基
準試料と励磁コイルと誘導コイルとを有する系が同調回
路を形成するときの周波数が、前記周波数ｆ０として選
択される。

【００１４】この手段では、励磁コイルと誘導コイルと
高透磁性部材と基準試料とを全体として相互インダクタ
ンスを有する系において、同調回路が形成されるとき検
出コイル部の出力が最大となるため、このときの周波数
を特定の周波数ｆ０として決定する。そして、この周波
数ｆ０を用いて検査試料が検査されるため、高感度に金
属疲労の検出がなされる。

【００１５】また、請求項４では、請求項１から３のい
ずれかに記載の金属疲労識別装置において、検査試料の
検査時の励磁コイルへの交流電流は、前記周波数ｆ０の
半値幅の範囲内から選ばれることを特徴とする。

【００１６】この手段では、基準試料の検査時に検出コ
イル部の出力が最大となる周波数ｆ０において、振幅が
半値となる周波数（振幅が３ｄＢ低下する周波数）をｆ
０−Δｆ０、ｆ０＋Δｆ０とすると、検査試料の検査時
の励磁コイルへの交流電流は、ｆ０±Δｆ０の範囲内か
ら選ばれて、金属疲労の検出がなされる。

【００１７】また、請求項５では、請求項１から４のい
ずれかに記載の金属疲労識別装置において、金属材料と
して、磁性材料及び非磁性材料を適用対象とすることを
特徴とする。

【００１８】この手段では、適用対象となる金属材料
は、磁性の有無に拘わらず、鉄鋼、アルミニウム、ステ
ンレスを始めとする全ての金属材料から選ばれる。

【００１９】また、請求項６では、請求項１から５のい
ずれかに記載の金属疲労識別装置において、検出コイル
部は、携帯可能なケーシング内に収納され、このケーシ
ング内には、励磁コイルに入力する交流電流の周波数を
設定する周波数設定部と、検出コイル部の入出力から乗
算値を出力する検出回路部と、この検出回路部の出力を
定量化して表示する表示部と、電源部と、外部装置と接
続するための端子部とが備えられることを特徴とする。

【００２０】この手段では、検査試料の検出に必要な機
能が全てケーシングに収納されているため、検査時の機
動性が向上される。また、表示部により定量的に認識で
きるため、検査のその場で金属疲労の度合いが識別され
る。また、端子部により外部装置との接続が容易になさ
れる。

【００２１】また、前記課題を解決するために、本発明
の金属疲労識別システムは、次のような手段を採用す
る。

【００２２】すなわち、請求項７では、交流電流が入力
されて磁場を形成する励磁コイルと励磁コイルにより電
磁誘導され検査試料による前記磁場の変化を出力する誘
導コイルとを有する検出コイル部を備え、基準試料を検
査して、検出コイル部の出力が最大となる特定の周波数
ｆ０を求め、この特定の周波数ｆ０を周波数設定部に設
定して検査試料を検査し、検出コイル部の入出力の変化
から検査試料の金属疲労の度合いを識別する金属疲労識
別システム。

【００２３】この手段では、あらかじめ基準試料を用い
て周波数ｆ０を求めた後、その周波数ｆ０に固定したま
ま検査試料を検査しているため、検査試料を検査する段
階で、周波数を変化させたり、複数設定したりする操作
が不要となり、操作の煩わしさが解消される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属疲労識別装置
の基本的な実施の形態について図面に基づいて説明す
る。図１は実施の形態（１）の検出コイル部付近の概念
図、図２は実施の形態（１）の検出コイル部付近の等価
回路図、図３は実施の形態（１）で基準試料による周波
数の特定を説明するモデル図、図４は実施の形態（１）
の金属疲労識別装置のブロック図、図５は実施の形態
（１）の金属疲労識別装置の構成図、図６は実施の形態
（１）の検出コイル部の出力の変化を説明するモデル
図、図７は実施の形態（１）の外観の一例を示す斜視
図、図８は実施の形態（１）を用いたシステムのフロー
チャートを示している。

【００２５】実施の形態（１）の金属疲労識別装置１０
０は、金属材料からなる検査試料１１の疲労を識別する
装置であって、交流電流が入力されて磁場を形成する励
磁コイル２１と、励磁コイル２１により電磁誘導され検
査試料１１による前記磁場の変化を出力する誘導コイル
２２とを備えた検出コイル部２０を有し、検査試料１１
の検査時の励磁コイル２１への交流電流は、基準試料１
２の検査時に検出コイル部２０の出力が最大となる周波
数ｆ０に特定される。

【００２６】なお、ここ言う金属疲労とは、従来から一
般的に言われている金属の透磁率、導電率の低下した状
態を指している。また、検査試料１１とは、金属の疲労
を検出しようとする試料を、基準試料１２とは、検査試
料１１と同質で未疲労の試料を意味しており、これらを
総合して試料１０とする。

【００２７】検出コイル部２０は、いわゆる渦流型のセ
ンサ構造を呈しており、図１に示すように１次側となる
励磁コイル２１が高透磁性部材である磁芯２３に巻回さ
れ、この励磁コイル２１の磁束に鎖交して電磁誘導され
るよう２次側となる誘導コイル２２が設けられている。
また、誘導コイル２２は同一構成の一対の誘導コイル２
２ａ、２２ｂが差動で出力されるように接続されてい
る。具体的には励磁コイル２１と誘導コイル２２の構成
としては、例えば磁芯２３の外周に励磁コイル２１を巻
回し、その外周面に誘導コイル２２を巻回する構成や、
またはその逆の構成や、一列に並設する構成等が挙げら
れる。磁芯２３には、透磁率の高いフェライトが好適で
あるが、この素材に限定されるものではない。

【００２８】検出コイル部２０の磁芯２３の一方端に対
向する位置で、励磁コイル２１が形成する磁場中が、被
検査部２４となり、ここに試料１０が配置される。この
試料１０は、被検査部２４の任意の位置に設置可能であ
るが、磁芯２３に接触（リフトオフ＝０）させ、磁芯２
３の中心線と試料１０の接触面とが垂直になるよう設置
することが好ましい。これにより、試料１０の設置位置
による検出誤差が防止されるとともに、検出感度も大幅
に向上する。

【００２９】なお、検出コイル部２０のコイル仕様（径
や巻数等の諸条件）は、異なる材質の検査試料１１であ
っても共用化することができるが、材質に応じてコイル
仕様を最適化しておくと、検出の精度をさらに向上させ
ることができる。

【００３０】このように構成された検出コイル部２０付
近の状態を、図２（なお、図１、２、５では差動で出力
することを意味する●を回路図に図示している）の等価
回路図を用いて説明する。検出コイル部２０では、１次
側の励磁コイル２１が２つの励磁コイル２１ａ、２１ｂ
から構成されそれぞれインダクタンスＬ１ａ、Ｌ１ｂを
有する。一方２次側の誘導コイル２２は差動で出力され
るよう接続された２つの誘導コイル２２ａ、２２ｂから
構成されそれぞれインダクタンスＬ２ａ、Ｌ２ｂを有し
ている。そしてこれらのコイルと磁芯２３とで構成され
る電磁誘導の回路に、基準試料１２を磁芯２３に接触さ
せて付加している。なおここでは、誘導コイル２２ａ、
２２ｂのそれぞれに並列にコンデンサＣ２ａ、Ｃ２ｂを
接続し、全体として相互インダクタンスＭを有する系を
形成して、同調回路を形成させている。そして、この相
互インダクタンスＭを有する系が、同調回路となるとき
の周波数ｆ０が求められる。すなわち、この図２に示す
回路で図３に示すように、励磁コイル２１側に入力する
交流電流の周波数ｆを変化させ、誘導コイル２２側から
の出力Ｖ２を観察し、Ｖ２が最大となったときのｆを同
調周波数ｆ０として求めるのである（以下この操作を初
期調整と記す）。そして、基準試料１２に替えて検査試
料１１を磁芯２３に接触させて、先の同調周波数ｆ０を
入力し、このときの相互インダクタンスＭの変化の度合
いを検出することで、検査試料１１の金属疲労の度合い
が検出される。

【００３１】なお、同調周波数ｆ０は厳密に設定するこ
とで検出精度は向上されるが、操作の効率等を考慮する
と同調周波数ｆ０の半値幅の範囲内から選んで設定して
良い。すなわち、検出コイル部２０からの出力Ｖ２の振
幅がピーク値を示す同調周波数ｆ０から、振幅が３ｄＢ
低下する周波数をｆ０−Δｆ０、ｆ０＋Δｆ０とした場
合に、ｆ０±Δｆ０の範囲から選ばれた周波数を検査試
料１１の検出に用いて良い。

【００３２】基準試料１２は、測定しようとする検査試
料１１が決まった段階で、検査試料１１と同質でかつ未
疲労の試料が準備される。そして、この基準試料１２を
用いて検査前に上述の初期調整を行うことで、検出コイ
ル部２０の製造上のバラツキを吸収した上で、同調周波
数ｆ０を決定するができる。そのため、金属疲労識別装
置１００は個体差が補正された精度の良い測定が行うこ
とができる。また、同調周波数ｆ０は、基準試料１２で
最大出力Ｖ２が得られる周波数であるため、同質の検査
試料１１を検査した際にＳＮ比が高く、検出の感度にも
優れている。また、このように同調周波数ｆ０を求める
操作によって、検出コイル部２０に形成される同調回路
が１種のフィルタとして利用されるため、フィルタ類や
移相器等の回路が不要となり装置の構成が簡素化でき、
全体として小型化、低価格化が図れる。

【００３３】この検出コイル部２０を有する金属疲労識
別装置１００のブロック図を図４に示す。検出コイル部
２０の後段に設けられる検出回路部５０には、励磁コイ
ル２１に入力される信号が分岐され基準の基準信号４１
として入力されるとともに、誘導コイル２２から出力さ
れた検出信号２５が入力される。また、その他に金属識
別装置１００には、検出コイル部２０に入力される交流
電流の周波数ｆを調整し設定するため周波数設定部４０
と、検出回路部５０の出力を数値化して表示する表示部
６０と、電源となる電源部３０とが設けられている。さ
らに、外部装置８０を接続するための端子部７０も設け
られている。

【００３４】検出回路部５０は、図５に示すように増幅
器５１と乗算器５２とを備えており、入力された検出信
号２５が増幅されて基準信号４１との乗算処理が施され
る。図６は、未疲労の基準試料１２と金属疲労を生じて
いる検査試料１１の、誘導コイル２２側の出力レベル
（検出信号２５）を比較した状態を模式的に示すグラフ
である。図６中のＳ１は基準試料１２の場合を、Ｓ２は
検査試料１１の場合を示している。図６では、横軸の周
波数（ｋＨｚ）を共用し、図６中の上のグラフは、Ｓ１
とＳ２の出力レベルの振幅（Ｖ）を比較したもの、図６
中の下のグラフは、Ｓ１とＳ２の出力レベルの位相
（°）を比較したものを示している。検査試料１１に金
属疲労が生じている場合には、透磁率と導電率が低下し
ているため、検出コイル部２０において相互インダクタ
ンスＭの変化を引き起こす。そのため、検査試料１１の
検出信号２５（Ｓ２）は、基準試料の検出信号２５（Ｓ
１）と比較すると、振幅においては、出力Ｖ２のピーク
値の変化（ΔＶ２）とピーク周波数の変化（Δｆ）が表
れる。また、位相においても、位相のずれ（Δθ）が表
れる。従って、これらΔＶ２、Δｆ、Δθとして表出す
る変化の大きさは、金属疲労劣化の進行度を測る識別信
号として捉えることができるのである。なお、図６に示
すこれらの変化の増減の傾向、及びその度合いは一例で
あるため、これに限定されるものではない。

【００３５】出力Ｖ２の振幅のピーク値、ピーク周波
数、位相において変化を受けた状態の検出信号２５（Ｓ
２）は、乗算器５２に入力されて、基準信号４１と乗算
処理されることで検出回路部５０の出力に反映される。
この乗算処理された結果を表示部６０で乗算値として定
量的に表示することにより、金属の疲労の状態が数値化
される。そして、金属の疲労の度合いの識別は、基準試
料１２の検査時に表示される乗算値Ｄ０と、検査試料１
１の検査時に表示される乗算値Ｄｘを比較することによ
り行われる。金属に疲労が生じている場合には、Ｄｘは
Ｄ０を基点として正または負に変化する。（一般的には
強磁性体ではＤｘはＤ０より低下し、非磁性体では上昇
することが多い。）従って、基準試料１１と検査試料１
２の乗算値を比較することにより、金属疲労の有無及び
その進行度を定量的に評価することができるのである。
金属材料の種類により乗算値Ｄｘは乗算値Ｄ０より大き
くなる場合も小さくなる場合もある。なお、ここでは乗
算値として結果を取り出しているが、振幅のピーク値
（Ｖ２）、ピーク周波数（ｆ）、位相（°）をそれぞれ
取り出して、基準試料１１と検査試料１２とを比較して
もよい。

【００３６】上述の乗算値は、金属疲労のデータとして
蓄積することで、識別の精度を向上させることができる
とともに、金属疲労箇所の余寿命の推定などに有効に活
用できる。

【００３７】このように構成された金属疲労識別装置１
００の各部は、携帯可能なケーシング９０に収納されて
いる。図７に外観の一例を示している。図７は、ハンデ
ィタイプで上置き型に構成した例で、先端に突出した磁
芯２３を試料１０に接触させて検査し、表示部６０の表
示で試料１０の金属疲労の度合いを定量的に識別できる
ように構成している。また、ケーシング９０の側面に
は、外部装置への出力を可能とする端子部７０としてプ
ラグインタイプの端子や、周波数設定部４０の調整器４
２としてボリュームが配置されている。また、電源部３
０には、携帯に便利な電池が使用されている。

【００３８】これにより、例えば、基準試料１２を用い
た初期調整をあらかじめ行い同調周波数ｆ０に設定して
おくと、ケーシング９０だけ自由に持ち運んで、任意の
場所で検査試料１１の測定を行うことができ、運搬や操
作がきわめて容易となる。そのため、実験室等で試験片
を試料として検査するだけでなく、稼働設備の現場にそ
のまま持ち込み、金属疲労が懸念される箇所を非破壊で
リアルタイムに測定することも可能となる。

【００３９】なお、図７で示した金属疲労識別装置１０
０の形態は一例であり、ケーシング９０の形もこれに限
定されるものではない。また、必ずしも一括した形態で
なくても良く、２部材またはそれ以上で構成しても良
い。

【００４０】この金属疲労識別装置１００の適用対象
は、金属材料であり、磁性材料、非磁性材料に拘わらず
すべて金属の疲労を検出することができ、例えば、鉄
鋼、アルミニウム、ステンレス、また航空機に使用され
る特殊な金属等にも適用できる。

【００４１】次に、本発明の金属疲労識別装置１００を
用いた金属疲労識別システムの手順について図８に沿っ
て説明する。

【００４２】まずステップ１で、基準試料１２を被検査
部２４に設置する。これは検査試料１１に応じた初期調
整を行うためであり、基準試料１２には、検査試料１１
と同質で金属疲労のない試料が選ばれる。なお、設置に
際しては、磁芯２３に垂直に接触するように設置され
る。

【００４３】次にステップ２で、端子部７０に外部装置
８０として、オシロスコープ８２を接続する。また、振
幅と位相を定量的に確認するために、端子部７０とオシ
ロスコープ８２との間にロックインアンプ８１を接続し
ても良い。

【００４４】次にステップ３で、周波数設定部４０を調
整して、励磁コイル２１に入力される交流電流の周波数
ｆを動かし、オシロスコープ８２で誘導コイル２２の出
力電圧Ｖ２を観察する。

【００４５】次にステップ４により、誘導コイル２２側
の出力電圧Ｖ２がピーク値になる点、すなわち同調周波
数ｆ０を求めて、このｆ０に周波数設定部４０を設定
し、同時に表示部６０に表示された数値Ｄ０を読みと
る。そして、外部装置８０との接続を取り外す。

【００４６】次にステップ５により、被検査部２４に検
査試料１１を設置する。基準試料１２と同様に磁芯２３
に垂直に接触するように設置する。

【００４７】次にステップ６により、表示部６０の数値
Ｄｘを読みとり、基準試料１１を検査した時の表示部６
０の値Ｄ０と比較し、検査試料１１の金属疲労の度合い
を識別する。

【００４８】なお、同じ材質の検査試料１１であれば、
ステップ５からの作業を繰り返し、順次検査が行われ
る。また、ステップ５の測定時に、基準試料１２の測定
と同じ外部装置８０を接続したままで検査を行っても良
い。

【００４９】

【実施例】次に、実施例を用いて、本発明の金属疲労識
別装置及び金属疲労識別システムをさらに詳細に説明す
る。

【００５０】（実施例１）本発明の金属疲労識別装置１
００による金属疲労の検出を確認するために、試験片を
用いた実験を行った。実験方法は、ＪＩＳＺ２２７３
「金属材料の疲れ試験方法通則」に準じて実施した。ま
ず、鉄鋼（材質：Ｓ２０Ｃ）の未疲労金属を用いて試験
片を作製した。この試験片を被検査部２４に設置し、磁
芯２３を垂直に接触させた。そして、端子部７０にロッ
クインアンプ８１を介してオシロスコープ８２を接続
し、誘導コイル２２の出力電圧を観察した。周波数設定
部４０のボリュームにて、励磁コイル２１に印加される
交流電流の周波数を変化させたところ、周波数２．０９
ｋＨｚにて、出力電圧がピーク値となったので、ｆ０＝
２．０９ｋＨｚとし、その状態で周波数設定部４０での
調節を終了した。この時、乗算値Ｄ０＝２２２であり、
ロックインアンプ８１に表示される検出回路５０の振幅
及び検出コイル部２０の入出力における位相の差は、振
幅Ａ＝０．３０８Ｖ、位相φ＝８９．２６°であった。
この測定を行った試験片は２１０ｍｍ×１１（一部３
５）ｍｍ、厚み６ｍｍであった。

【００５１】次に、試験片を疲労機（サーボパルサー式
２柱縦型試験機）にセットし、１０Ｈｚで１８７万２千
回の疲労試験を行った。この状態では試験片には破断が
生じていなかった。そして、再度被検査部２４に設置
し、先の測定と同じポイントを磁芯２３に接触させ、初
期調整のｆ０＝２．０９ｋＨｚを入力して検査をおこな
った。その結果を図９に示す。図９では、試験片での測
定個所と測定値を関連させて示している。測定は、ポイ
ントＸ〜Ｙ間で間隔を開けて行っている。測定された乗
算値としては、中央のポイントＡが最も低く、Ｄａ＝１
６６（〜２５％低下）であり、ロックインアンプ８１に
表示される検出回路部５０の振幅及び検出コイル部２０
の入出力における位相の差は、振幅Ａ＝０．２５５Ｖ
（〜１９％低下）、位相φ＝８４、５８°（４．６８°
の差）であった。そして、中央から両端側に近くなるに
従って乗算値は上昇し、ポイントＸ、Ｙでは未疲労に近
い乗算値を示した。

【００５２】このように、試験片を疲労試験にかけ、未
疲労の状態と金属疲労が発生した状態を比較することに
よって、明らかに表示部に表示される乗算値に低下がみ
られ、金属の疲労の度合いに従って乗算値の低下の度合
いも変わることことも確認できた。これにより、本発明
の金属疲労識別装置、及び金属疲労識別システムは、金
属の疲労を識別するのにきわめて有効な手段であること
がわかった。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳述してきたように、本発明の金
属疲労識別装置は、検査試料の検査時に励磁コイルに入
力される交流電流の周波数を、基準試料の検査時に検出
コイル部の出力が最大となる周波数に特定することを特
徴としている。これにより、金属に生じた疲労を亀裂が
発生する前の段階で検出することができ、疲労箇所の余
寿命の推定や、稼働設備の問題点の把握を容易に行うこ
とができる。そして、金属疲労を早期に把握することに
より、設備の効率的活用や、耐用年数の延伸など経済的
効果も得られる。

【００５４】また、検出コイル部の出力が最大となる周
波数（同調周波数）に特定することで、ＳＮ比が向上し
精度良く検出できるだけでなく、回路構成が簡略化でき
るため、装置全体として小型化が容易に行え低価格化も
図れる。

【００５５】また、本発明の金属疲労識別システムは、
基準試料による初期調整が完了すれば、測定は検査試料
が被検査部に配置されるようにセットするだけでよくき
わめて簡単に行われるため、運搬性や機動性に優れ、稼
働装置の測定現場でも速やかに検査が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態（１）の検出コイル部付近の概念図
である。

【図２】実施の形態（１）の検出コイル部付近の等価回
路図である。

【図３】実施の形態（１）で基準試料による周波数の特
定を説明するモデル図である。

【図４】実施の形態（１）の金属疲労識別装置のブロッ
ク図である。

【図５】実施の形態（１）の金属疲労識別装置の構成図
である。

【図６】実施の形態（１）の検出コイル部の出力の変化
を説明するモデル図である。

【図７】実施の形態（１）の外観の一例を示す斜視図で
ある。

【図８】実施の形態（１）を用いたシステムのフローチ
ャートである。

【図９】実施例１による実験結果を示す説明図である。

【符号の説明】

１０試料１１検査試料１２基準試料２０検出コイル部２１励磁コイル２２誘導コイル２３磁芯２４被検査部２５検出信号３０電源部４０周波数設定部４１基準信号４２調整器５０検出回路部５１増幅器５２乗算器６０表示部７０端子部８０外部装置８１ロックインアンプ８２オシロスコープ９０ケーシング１００金属疲労識別装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齋藤雅彦神奈川県大和市深見東三丁目１番７号株式会社マエダ内 (72)発明者齋藤周平神奈川県大和市深見東三丁目１番７号株式会社マエダ内 (72)発明者関根和喜神奈川県横浜市金沢区紫町391Ｆ501 Ｆターム(参考） 2G053 AA14 AB01 AB07 AB27 BA02 BB11 BC02 BC07 BC14 CA03 CA18 CC04 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料からなる検査試料の疲労を識別
する装置であって、交流電流が入力されて磁場を形成す
る励磁コイルと、励磁コイルにより電磁誘導され検査試
料による前記磁場の変化を出力する誘導コイルとを備え
た検出コイル部を有し、検査試料の検査時の励磁コイル
への交流電流は、基準試料の検査時に検出コイル部の出
力が最大となる周波数ｆ０に特定される金属疲労識別装
置。
【請求項２】請求項１記載の金属疲労識別装置におい
て、基準試料は、検査試料と同質で金属疲労のない試料
であることを特徴とする金属疲労識別装置。
【請求項３】請求項１または２記載の金属疲労識別装
置において、検出コイル部には磁芯として高透磁性部材
が備えられ、この高透磁性部材と基準試料と励磁コイル
と誘導コイルとを有する系が同調回路を形成するときの
周波数が、前記周波数ｆ０として選択される金属疲労識
別装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の金属
疲労識別装置において、検査試料の検査時の励磁コイル
への交流電流は、前記周波数ｆ０の半値幅の範囲内から
選ばれることを特徴とする金属疲労識別装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の金属
疲労識別装置において、金属材料として、磁性材料及び
非磁性材料を適用対象とすることを特徴とする金属疲労
識別装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の金属
疲労識別装置において、検出コイル部は、携帯可能なケ
ーシング内に収納され、このケーシング内には、励磁コ
イルに入力する交流電流の周波数を設定する周波数設定
部と、検出コイル部の入出力から乗算値を出力する検出
回路部と、この検出回路部の出力を定量化して表示する
表示部と、電源部と、外部装置と接続するための端子部
とが備えられることを特徴とする金属疲労識別装置。
【請求項７】交流電流が入力されて磁場を形成する励
磁コイルと励磁コイルにより電磁誘導され検査試料によ
る前記磁場の変化を出力する誘導コイルとを有する検出
コイル部を備え、基準試料を検査して、検出コイル部の
出力が最大となる特定の周波数ｆ０を求め、この特定の
周波数ｆ０を周波数設定部に設定して検査試料を検査
し、検出コイル部の入出力の変化から検査試料の金属疲
労の度合いを識別する金属疲労識別システム。