JP2005351626A - 非破壊検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自発磁気を利用して強磁性体の異常の有無を判定する非破壊検査方法において、熟練を要することなく正確に異常の有無を判定し得る非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】 非磁性体１１下の強磁性体１２からの人為的な外部磁界に依らない自然に発する磁界の磁束密度Ｂｚを強磁性体１２の長手方向に沿って測定し、該測定により求められた磁束密度Ｂｚにおける強磁性体１２の長手方向ｙについての微分値ｄＢ／ｄｙの変化から強磁性体１２の異常の有無を判定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、非磁性体下にある強磁性体から発せられる磁界を測定して該強磁性体の異常の有無を推定する非破壊検査方法及びその装置に関し、特に、人為的に外部磁界を強磁性体に印加することなく該強磁性体から自然に発する自発磁界の強度を測定して異常の有無を推定する非破壊検査方法及びその装置に関する。

コンクリートに埋設された鉄筋に破断のような異常が生じているか否かを鉄筋コンクリートを破壊することなく診断する非破壊検査方法に、Ｘ線を利用したＸ線透過法がある。しかしながら、Ｘ線のような放射線の取り扱いには、細心の注意が必要であり、また被測定物の両面から接近できない場所では、Ｘ線透過法は利用できない。

また、コンクリートのような非磁性体に鉄筋のような強磁性体が埋設されている場合の非破壊検査方法として、磁界を利用した方法がある（例えば、非特許文献１参照。）。

この従来の磁界を利用した非破壊検査方法によれば、検査対象の強磁性体に人為的に外部磁界を印加し、破断のような欠損が生じている異常箇所での強磁性体からの漏れ磁束を検出することにより、Ｘ線透過法におけるような制限を受けることなく、コンクリート内の鉄筋の異常の有無を判定することができる。

しかしながら、磁界を利用した従来の非破壊検査方法では、人為的に検査対象に外部磁界を印加する必要があるため、検査対象を外部磁界発生装置下に配置する必要があり、そのために種々の制限を受ける。

そこで、本願発明者等は、先の特許出願である特願２００３−３６６１５２号で、人為的な外部磁界に依らない強磁性体の自発磁気を利用して強磁性体の異常の有無を推定する非破壊検査方法及びこの方法を実施するのに好適な装置を提案した。

この自発磁気を利用した新規な方法によれば、非磁性体下の強磁性体からの自発磁気による磁束密度を該強磁性体の長手方向に沿って測定して得られる磁束密度変化を示す特性線の変化形態から強磁性体の異常の有無を判定することができるので、人為的に検査対象に外部磁界を印加する必要はなく、したがって、検査対象を外部磁界発生装置下に配置することによる種々の制限を撤廃することができる。
電子磁気工業株式会社、「Products」第２頁、品名 マイクロ磁気探傷装置、［online］、［平成１５年１０月１４日 検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.emic-jp.com/pro/hihakai.html＞

しかしながら、人為的な外部磁界に依らない自発磁気の測定により得られる磁束密度は、その磁気源から数センチ遠ざかるだけで地磁気（５０μＴ程度）と同程度の微弱な値となる。また、このような微弱な自発磁気の測定によって得られる磁束密度変化特性線には、地磁気や測定対象物以外の磁性体からの自発磁気等による影響が環境ノイズとして重畳されるので、得られた磁束密度変化特性線からこれらの影響を排除して迅速かつ正確に異常の有無を判定するには、熟練を要する。

そこで、本発明の目的は、自発磁気を利用して強磁性体の異常の有無を判定するについて、熟練を要することなく正確に異常の有無を判定し得る非破壊検査方法及びその装置を提供することにある。

強磁性体に腐食や破断のような異常が生じると、この異常箇所で磁気的な抵抗が増大することにより自発磁気による磁束の漏れが生じることから、この磁束の漏れによって磁界強度すなわち磁束密度が急激に変化する。本発明は、この自発磁気による磁束密度の急激な変化を利用して、磁束密度変化が環境ノイズによるものかあるいは強磁性体の異常によるものかを正確にかつ容易に判別することを可能とする。

本発明の基本原理の詳細を図１及び図２に沿って説明する。例えば図１に示すように、コンクリートのような非磁性体１内に鉄筋のような強磁性体２が埋設されているとき、非磁性体１の表面１ａ上で磁気センサ３により磁性体２の自発磁気による磁束密度が強磁性体２の長手方向（ｙ方向）に沿って順次測定される。強磁性体１に破断のような異常が生じていないと、強磁性体２の自発磁気によっては、非磁性体１の外部に達するような強い漏れ磁束が生じることはない。しかしながら、符号４で示すような破断があると、この破断箇所４で非磁性体１の外部に達するような強い漏洩磁束が生じ、この漏洩磁束による磁束密度が磁気センサ３により測定される。

図２（ａ）は、磁気センサ３を強磁性体２の長手方向（ｙ方向）に沿って移動させたときに磁気センサ３から得られる磁束密度変化を模式的に示すグラフである。横軸は原点からの強磁性体２の長手方向距離Ｙ（ｍ）を示し、縦軸は強磁性体２の半径方向の磁束密度Ｂｒ（μＴ）を磁束密度Ｂとして示す。図２（ａ）のグラフに示された磁束密度特性曲線５は、強磁性体２の長手方向に沿った磁束密度を示し、グラフの横軸上に符号４で示す箇所では磁束の極性に反転を生じていることが観察される。これは、図１に示した破断４のような異常が強磁性体２に存在すると、この破断箇所で自発磁気による磁束の漏洩の半径方向成分に反転が生じるためである。この磁束方向の反転を伴う磁束の漏洩によって、図２（ａ）に符号４で示すような磁束密度の正負の反転を伴う急激な磁束密度の変化の形態が観察される。

従って、磁気センサ３から得られる図２（ａ）に示すような磁束密度特性曲線５の観察で以て、符号４に示すような特有な形態を見つけ出すことにより、強磁性体２に破断のような異常が生じていると推定することができる。しかしながら、磁束密度特性曲線５に地磁気や他の磁気ノイズが重畳されると、これらのノイズ成分の影響を排除して正確な判定を下すには、熟練を要する。

そこで、この異常が生じているか否かの判定を熟練の有無に拘わらず正確かつ迅速に行うために、本発明では、磁気センサ３で得られた磁束密度成分（Ｂｒ）から、この磁束密度のｙ方向に対する微分値、すなわち強磁性体２の長手方向の微分値ｄＢｒ／ｄｙが求められる。

図２（ｂ）のグラフに示す特性線は、図２（ａ）に示された磁束密度特性曲線５をｙで微分して得られる微分特性曲線６であり、横軸は強磁性体２の長手方向の距離Ｙ（ｍ）を示し、縦軸は強磁性体２の半径方向の磁束密度Ｂｒの微分値（ｍＴ／ｍ）を示す。横軸の符号４で示す箇所が破断箇所に相当する。

図２（ａ）のグラフに示された磁束密度特性曲線５と、図２（ｂ）のグラフに示された微分特性曲線６との比較から明らかなように、磁束密度特性曲線５では破断箇所４での最大磁束密度と健全箇所での磁束密度との間に、約１００μＴ程度の差が認められるに過ぎないが、微分によって得られた微分特性曲線６によれば、破断箇所４での最大変化量と健全箇所でのそれとの間に、より顕著な差が認められる。

微分特性曲線６によれば、異常箇所と健全箇所との間で、磁束密度特性曲線５では得られないこのような大きな差が得られることから、格別な熟練を要することなく、また微小な地磁気や環境ノイズなど、強磁性体がその長手方向に一様に受けているノイズを除去して、強磁性体２に異常が生じているか否かの容易な判定が可能となる。

本発明は前記した原理に基づく非破壊検査方法であり、本発明に係る非破壊検査方法は、非磁性体下に在る長尺状の強磁性体からの自発磁界の強度を測定し、該測定により求められた磁界強度の分布から前記強磁性体の異常の有無を推定する非破壊検査方法であって、前記強磁性体の長手方向に沿って該強磁性体からの自発磁界による磁束密度を測定し、この測定値の前記強磁性体の長手方向についての微分値を求め、該微分値の変化に基づいて異常箇所の有無を判定することを特徴とする。

本発明に係る前記非破壊検査方法では、異常箇所の有無の判定のために、強磁性体の長手方向に沿って測定された磁束密度の微分値が求められる。この微分値は、強磁性体の長手方向の微小変位に対する磁束密度の変化率を示す。

単に測定によって直接的に得られた強磁性体の長手方向に沿った磁束密度の変化を示す磁束密度変化特性には前記した環境ノイズが重畳されているが、これら環境ノイズによる強磁性体の長手方向に沿った磁束密度変化に比較して、微分値は測定対象である強磁性体の異常による磁束密度変化は急峻な変化を示す。

そのため、例えば単に測定によって得られる磁束密度変化を示す特性線の形態観察によるレベル変化では、測定対象である強磁性体の異常による磁束密度変化であるものか、または環境ノイズによるものかを例え明確に見分けられない場合であっても、その微分値の変化すなわち磁束密度の変化率の変化は、前記したとおり、両者間で大きく異なることから、熟練の有無に拘わらず、容易かつ正確に異常によるものか否かを判定することができ、これにより、容易かつ正確に自発磁気を利用して強磁性体の異常の有無を推定することができる。

本発明に係る前記非破壊検査方法は、前記強磁性体が前記非磁性体の表面に沿って該非磁性体中に埋設されているとき、前記非磁性体表面に沿った面上で該非磁性体表面に垂直な磁束密度成分の強度を測定することができる。前記非磁性体表面に沿って前記磁束密度の垂直な成分を測定することにより、測定対象である前記強磁性体から前記非磁性体によるかぶりに応じたほぼ一様な間隔を保持した状態で、適正に前記強磁性体からの磁束密度を測定することができる。

前記した微分値として、微分近似値を用いることができる。この微分近似値は、前記強磁性体の長手方向への所定の変位量毎の磁束密度変化量で求めることができる。したがって、この所定の変位量毎の磁束密度変化量は、測定された磁束密度をソフトウエア的に所定の変位量で除することにより求めることができる。

所定の変化量は、測定対象である強磁性体の異常によるものと、環境ノイズによるものとの判別をより容易にするために、これら両微分値の差が大きくなるような適正な値を選択することが望ましい。この所定の変化量を４０ｍｍ乃至６０ｍｍの範囲とすることで、測定対象物の品質のばらつきや測定条件の変化等に拘わらず、異常箇所での異常による磁束密度変化の微分値と、環境ノイズによる磁束密度変化の微分値との間に、この両者を正確に判別するに充分な大きさの違いを確保することができる。この大きさの違いに応じて設定される閾値と、前記微分値とを比較することによって、より正確かつ迅速な判定が可能となる。

本発明に係る非破壊検査装置は、非磁性体内に該非磁性体表面に沿って埋設された強磁性体の異常の有無を推定するための非破壊検査装置であって、前記非磁性体の表面に沿った面上で前記強磁性体の長手方向に沿って該強磁性体からの自発磁界の磁界強度を測定する磁気センサと、該磁気センサによって得られた測定値の長手方向についての微分値を求める微分回路と、該微分回路により求められた微分値が閾値を越えるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る前記非破壊検査装置では、前記磁気センサにより測定された前記強磁性体からの自発磁界の磁界強度が前記微分回路により順次微分処理を施され、この微分処理によって得られた微分値が判定回路により閾値と比較される。この閾値は、異常箇所での微分値と、健全箇所での環境ノイズが重畳された微分値とを明確に峻別できるように、それらの中央値を選択することができ、この閾値と前記微分回路により得られた微分値との比較結果に応じて表示手段は迅速に誤りなく異常の有無を表示する。

したがって、前記非破壊検査装置によれば、本発明の前記非破壊検査方法を容易に実施することが可能となる。

前記した磁気センサとして、前記非磁性体の表面に沿った面上で前記強磁性体の長手方向へ相互に間隔をおいて配置される一対の磁気センサを用いることができる。両磁気センサは、前記強磁性体からの自発磁界の磁界強度を測定すべく該強磁性体の長手方向へ相互に間隔をおいて該長手方向へ一体的に移動される。この一体的な移動を伴う一対の磁気センサによる磁束密度測定によって前記強磁性体の長手方向へ両磁気センサ間の距離を隔てた２点での磁束密度を同時に測定することができる。

したがって、演算回路を用いて一対の磁気センサによる磁束密度の測定値の差分を求めることにより、所定の変位量すなわち両磁気センサ間距離毎の磁束密度変化量である前記微分近似値が得られる。この微分近似値すなわち前記演算回路により求められた差分は、前記閾値を超えるか否かを前記したと同様な判定回路で判定し、その判定結果を前記表示手段で表示させることができる。

前記した一対のセンサを用いることにより、比較的複雑な構成を必要とする前記微分回路を用いることなく、オペアンプのような比較機能を有する演算回路によって微分値とほぼ同等な微分近似値を得ることができることから、一対のセンサを用いる構成は、非破壊検査装置の構成の簡素化を図る上で、有利である。この場合、演算回路は両センサの差分を算出するので、該演算回路の算出結果として得られる前記差分からは、地磁気成分が相殺される。したがって、この地磁気成分の影響を排除するための格別な回路構成を採用することなく地磁気成分の影響を除去できる点でも、一対のセンサを用いる構成が望ましい。

前記一対の磁気センサは、移動方向へ相互に４０ｍｍ乃至６０ｍｍの間隔をおくように設置することが望ましい。

また、前記一対の磁気センサは、前記自発磁界による前記非磁性体表面に直角な方向の磁束密度成分の強度をそれぞれ測定するように前記非磁性体表面を移動させることにより、測定対象である前記強磁性体からほぼ一様な間隔を保持した状態で、適正にその磁束密度を測定することができる。

前記した磁気センサには、１０^-4乃至１０^-10テスラの磁束密度を検出可能のＭＩセンサまたはフラックスゲート型センサを用いることができる。ＭＩセンサは、非晶質（アモルファス）磁性ワイヤの磁気インピーダンス（Magneto-Impedance）効果を利用した高感度磁気センサであり、またフラックスゲート型センサは、軟磁性体の非線形の高透磁率特性を利用して微小直流磁界を検出する高感度磁気センサであり、これら磁気センサを用いることにより、例えば鉄筋コンクリート中の鉄筋から自然に発せられる１０^-4乃至１０^-10テスラの磁束密度の磁界を比較的容易かつ確実に測定することができる。

本発明によれば、前記したように、大型化を招きやすい外部磁界発生装置を用いることなく、したがって、この大型の外部磁界発生装置を用いることによる制限を受けることなく、野外においても、非破壊検査を容易かつ適正に実施することができ、しかも異常の有無の判定に熟練を要することなく迅速かつ正確に異常の有無を判定することができる。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例に沿っての以下の説明により、さらに明らかとなろう。

〈実施例１〉
図３には、本発明に係る非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置が全体に符号１０で示されており、図３は本発明に係る非破壊検査方法が、コンクリート体１１内に埋設された鉄筋１２に破断のような異常１３が生じているか否かの判定に適用された例を示す。

本発明に係る非破壊検査装置１０は、コンクリート体１１の表面１１ａに沿った平面上を鉄筋１２の長手方向に沿って符号１４で示す方向へ移動される磁気検知部１５を備える。この磁気検知部１５の移動は、手動で行いあるいは図示しない駆動機構を用いて機械的に行うことができる。磁気検知部１５には、例えばＭＩセンサからなる磁気センサ１６が組み込まれている。この磁気検知部１５に、該磁気検知部の移動距離（ｙ）を求めるための距離センサ（図示せず）を必要に応じて組み込むことができる。

鉄筋１２のような強磁性体は、その電子スピンの整列による自発磁気あるいはその製造工程での地磁気の影響を受けることにより、自然に微弱な磁気を帯びている。ＭＩセンサは、従来よく知られているように、アモルファス磁性ワイヤの磁気インピーダンス効果を利用した高感度磁気センサである。高感度の磁気センサ１６は、鉄筋１２が自然に発する磁界による１０^-4乃至１０^-10テスラの微小な磁束密度を検出する。

ＭＩセンサに代えて、フラックスゲート型センサを磁気センサ１６として用いることができる。このフラックスゲート型センサは、軟磁性体の非線形の高透磁率特性を利用して微小直流磁界を磁気変調することにより、励磁周波数と検出周波数とを分離して高いＳ／Ｎ比で直流磁界を検出する。従って、このフラックスゲート型磁気センサによっても、鉄筋１２が自然に発する磁界すなわち自発磁気による１０^-4乃至１０^-10テスラの微小な磁束密度を良好に検出することができる。

磁気センサ１６は、例えばコンクリート体１１の表面１１ａに垂直な方向の磁束密度成分Ｂｚを検出すべく磁気検知部１５に支持されており、検出した磁束密度成分Ｂｚに応じた電気信号を装置本体１７に出力することにより、鉄筋１２の長手方向に沿って磁束密度を測定する。装置本体１７は、磁気検知部１５から出力される電気信号すなわち磁束密度成分Ｂｚを鉄筋１２の長手方向について微分する微分回路１８と、該微分回路により得られた微分値を閾値と比較し、閾値を超えるか否かを判定するレベル判定回路１９と、微分回路１８により得られた微分値が閾値を超えるとレベル判定回路１９が判定したとき、該レベル判定回路からの出力によって動作する判定表示回路２０とを備える。

磁気検知部１５を符号１４で示す鉄筋１２の長手方向（ｙ軸方向）に沿って移動させることにより、磁気センサ１６により鉄筋１２の長手方向に沿って、逐次、ｚ軸方向の磁束密度成分Ｂｚが測定される。この磁束密度成分Ｂｚの連続測定により、図２（ａ）に模式的に示したと同様な磁束密度変化を示すグラフが得られる。

装置本体１７の微分回路１８は、図２（ａ）に示すような磁束密度特性曲線５からＢｚ成分のｙ方向の変化分である微分値ｄＢｚ／ｄｙを算出する。この微分回路１８は、従来よく知られた微分演算機能を有するアナログ電気回路あるいはソフトウエア的に処理するディジタル回路で構成することができる。微分回路１８が磁気検知部１５からの磁束密度成分Ｂｚを微分処理することにより、図２（ｂ）に示すような微分特性曲線６を得ることができる。

鉄筋１２に符号１３で示す破断のような異常箇所があると、図２（ｂ）のグラフに沿って説明したとおり、その異常箇所１３に相当する箇所で微分値が健全箇所でのそれに比較して大きく変化する。

レベル判定回路１９には、健全箇所での微分値と異常箇所１３での微分値との間の値が、閾値として設定されている。この閾値は両微分値間の中央値を設定することが望ましい。レベル判定回路１９は、微分回路１８から出力される微分値ｄＢｚ／ｄｙが閾値を超えると、異常であると判定し、判定表示回路２０を動作させる。この判定表示回路２０として、異常を画像あるいは文字で表示する視覚表示手段、警報ブザーのような聴覚表示手段あるいは視覚及び聴覚を組み合わせた表示手段を適宜採用することができる。

本発明に係る非破壊検査装置１０によれば、磁束密度変化の測定によってコンクリート１１下の鉄筋１２に沿った磁束密度を磁気検知部１５で測定し、得られた測定値を微分回路１８で微分処理することにより、地磁気のような一様なノイズを除去しながら異常箇所１３で得られる処理値と健全箇所で得られる処理値との差を拡大することができ、この差に基づいて鉄筋１２に異常があるか否かを判定することができるので、熟練の有無に拘わらず、正確かつ容易に鉄筋１２の異常の有無を判定することができる。

微分回路１８からの出力により得られる微分特性曲線の観察によって、熟練を要することなく迅速に鉄筋１２の異常の有無を判定できる。さらに、装置本体１７に微分回路１８からの出力信号を処理する前記レベル判定回路１９及び判定表示回路２０を組み込むことにより、閾値との比較結果から異常の有無についての判定を自動的に下し、異常箇所がある場合、その旨を自動的に表示させることができるので、一層正確かつ容易に異常の有無を判定することができる。

〈実施例２〉
実施例１では、単一の磁気センサ１６を有する磁気検知部１５からの磁束密度成分に微分処理を施す微分回路１８を用いた例を示した。これに対し、図４に示す実施例２の非破壊検査装置１１０では、磁気検知部１５の磁気センサに一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂが用いられており、非破壊検査装置１０の装置本体１７に組み込まれた微分回路１８に代えて、一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂで得られる磁束密度の測定値の差分を求める演算回路すなわち差分回路２１が用いられている。一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂは相互に中心間距離Δｙの間隔をおくように磁気検知部１５に整列して配置されており、磁気検知部１５は一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂの整列方向が鉄筋１２の長手方向に沿って移動される。

実施例１の微分回路１８は、前記したように、Ｂｚ成分のｙ方向の変化分である微分値ｄＢｚ／ｄｙを求めた。この微分値ｄＢｚ／ｄｙは、近似的に微小区間ΔｙにおけるＢｚ成分の微小変化分ΔＢｚの比と見なすことができることから、次の式（１）及び式（２）の関係が成り立つ。

ｄＢｚ／ｄｙ ≒ ΔＢｚ／Δｙ …（１）
ΔＢｚ／Δｙ ＝ （Ｂｚ₁−Ｂｚ₂）／Δｙ …（２）
ここで、Ｂｚ₁及びＢｚ₂は、それぞれ一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂにより検出される垂直なｚ軸方向の磁束密度成分である。Δｙを一定とすると、式（２）に示すように、両磁気センサ１６ａ、１６ｂによって得られる磁束密度成分の差（Ｂｚ₁−Ｂｚ₂）を一定値である磁気センサ１６ａ、１６ｂの中心間距離Δｙで除すことにより、微分値ｄＢｚ／ｄｙに近似する近似微分値ΔＢｚ／Δｙが得られるので、この近似微分値が閾値を超えると、異常であると判定し、判定表示回路２０を動作させる。

さらに、ここで、Δｙは定数であるので、Δｙで除すことを省略し、差分回路２１によって得られる磁束密度成分の差（Ｂｚ₁−Ｂｚ₂）の大きさのみでレベル判定することができ、これにより回路の簡素化を図ることができる。

実施例２に示した非破壊検査装置１１０によれば、一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂを用いることにより、複雑な微分回路を用いることなく、この微分回路に代えて単純な差分回路２１で以て、微分近似値あるいはこれに相当する値を求めることができるので、構成の簡素化を図ることができる。

実施例２に示した非破壊検査装置１１０をコンクリートスラブ内の鉄筋の診断に適用した実測例を図５乃至図７に沿って説明する。

図５（ａ）に示すように、鉄筋１２は、ｙ軸方向に所定の間隔をおいて互いに平行にｘ軸方向に沿って配置され、それぞれが約３ｍｍの直径を有する補助鉄筋１２ａと、該補助鉄筋下でｘ軸方向に約１００ｍｍの間隔をおいて互いに平行にｙ軸方向に沿って配置され、それぞれが約９ｍｍの直径を有する主鉄筋１２ｂとから成り、図５（ｂ）に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向に直角なｚ軸方向を厚さ方向とするコンクリート体１１内に鉄筋１２がコンクリート体１１の表面１１ａに平行に埋設されていた。主鉄筋１２ｂのかぶり深さＤは約２ｃｍであった。

この主鉄筋１２ｂに異常が生じているか否かを判定するために、本発明に係る非破壊検査装置１１０が用いられ、その結果、一本の主鉄筋１２ｂに符号１３で指し示された×印の箇所に破断が生じていたことが判明した例である。

図６は、非破壊検査装置１１０の磁気検知部１５を主鉄筋１２ｂに沿って移動させたときに、一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂのいずれか一方の磁気センサ１６ａまたは１６ｂから得られる図２（ａ）におけると同様な磁束密度特性曲線を示すグラフである。このグラフの磁束密度特性曲線２２ａは図５（ａ）で異常箇所１３が示された主鉄筋１２ｂから得られた特性線であり、磁束密度特性曲線２２ｂは、異常箇所１３が示された主鉄筋１２ｂから一本の間をおいて配置された健全な主鉄筋１２ｂにより得られた特性線である。健全な主鉄筋１２ｂのデータである磁束密度特性曲線２２ｂに比較して、異常箇所１３を有する主鉄筋１２ｂのデータである磁束密度特性曲線２２ａには、図６のグラフに符号１３で示すとおり、図２（ａ）のグラフで説明したと同様な特徴的な形態が観察されるものの、ノイズ分との峻別に熟練を要することがある。

他方、図７は、両磁気センサ１６ａ、１６ｂの差分である差分回路２１の出力から得られる図２（ｂ）におけると同様なグラフである。このグラフに示された微分特性曲線２３ａは異常箇所１３を有する主鉄筋１２ｂから得られた微分特性曲線であり、微分特性曲線２３ｂは前記した健全な主鉄筋１２ｂから得られた微分特性曲線である。

図６のグラフに比較して、図７のグラフによれば、健全部分に比較して異常箇所１３を示す箇所での磁束密度差すなわち近似微分値が著しく増大している。従って、これらの微分特性曲線から熟練の有無に拘わらず異常の有無を迅速かつ正確に判定することが可能となる。

図７のグラフの例では、レベル判定回路１９の閾値が４０μＴに設定され、また一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂの中心間距離Δｙは５０ｍｍに設定された。近似微分値を用いる上で、鉄筋１２の健全な部分から得られる微分値と、その異常な部分から得られる微分値との峻別性を高めるために、中心間距離Δｙは重要な要素となる。

図８に示すグラフは、非破壊検査装置１１０の一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂのセンサ間隔すなわちその中心間距離Δｙを横軸（ｍｍ）とし、健全部分及び破断部分間の磁束密度差ΔＢｚ（Ｂｚ₁−Ｂｚ₂）を縦軸（μＴ）とし、両者との関係を示す。

図８のグラフに示す特性線２４ａは、検査対象である１本の鉄筋について、磁気検知部１５の一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂの中心間距離Δｙを変化させたときのそれぞれの中心間距離Δｙで得られた破断箇所での最小差分値ΔＢｚを結ぶ特性線である。特性線２４ｂは、同様に、一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂの中心間距離Δｙを変化させたときのそれぞれの中心間距離Δｙで得られた健全箇所での最大差分値ΔＢｚを結ぶ特性線である。特性線２４ｃは、各中心間距離Δｙでの特性線２４ａで得られる破断箇所での最小差分値ΔＢｚと、特性線２４ｂで得られる健全箇所での最大差分値ΔＢｚとの差を示す特性線である。この特性線２４ｃで示される値が大きいほど、健全箇所と破断箇所との峻別性が高まることを意味する。

図８のグラフに示された特性線２４ｃから明らかなように、一対の磁気センサ１６ａ、１６ｂの中心間距離Δｙを４０乃至６０ｍｍに設定することにより、健全箇所と破断箇所との間にほぼ４０μＴの差分ΔＢｚを確保することができ、これにより一層確実に誤りなく破断箇所のような異常の有無を判別することができる。

コンクリートスラブ内の鉄筋の検査では、コンクリートのかぶりが深くなる程、中心間距離Δｙを広げることが望ましいが、前記した４０乃至６０ｍｍに設定することにより、試料である鉄筋の品質のばらつきや測定条件の変化等の如何に拘わらず、健全箇所と破断箇所とを判別するに充分な差分ΔＢｚが得られることが確認できた。

前記したところでは、鉄筋１２の主鉄筋１２ｂを検査対象とした例について説明したが、補助鉄筋１２ａを検査対象とすることができる。また、本発明は、コンクリート以外の種々の非磁性体下に存在する強磁性体の非破壊検査に適用することができる。

本発明に係る非破壊検査方法の基本原理を説明するための説明図である。 図２（ａ）は図１に示した強磁性体に沿って測定される磁束密度の変化を模式的に示すグラフであり、図２（ｂ）は図２（ａ）のグラフから得られた微分値の変化を模式的に示すグラフである。 本発明に係る非破壊検査装置の実施例１の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明に係る非破壊検査装置の実施例２の構成を概略的に示す図１と同様な図面である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４に示した非破壊検査装置による検査対象である鉄筋コンクリートの鉄筋配置を示す平面図及びその縦断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した主鉄筋に沿って主鉄筋に垂直な方向の磁束密度成分を測定して得られる磁束密度の変化を示すグラフである。 図６のグラフより得られた微分値の変化を示すグラフである。 図４に示した非破壊検査装置の一対のセンサ間隔と、健全部分及び破断部分間の磁束密度差分との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０、１１０ 非破壊検査装置
１１ コンクリート（非磁性体）
１１ａ 表面
１２（１２ａ、１２ｂ） 鉄筋（強磁性体）
１２ａ 補助鉄筋
１２ｂ 主鉄筋
１３ 異常箇所
１５ 磁気検知部
１６（１６ａ、１６ｂ） 磁気センサ
１８ 演算回路（微分回路）
１９ レベル判定回路
２０ 表示手段（判定表示回路）

Claims (10)

1. 非磁性体下に在る長尺状の強磁性体からの自発磁界の強度を測定し、この測定により求められた磁界強度の分布から前記強磁性体の異常の有無を推定する非破壊検査方法であって、前記強磁性体の長手方向に沿って該強磁性体からの自発磁界による磁束密度を測定し、この測定値の前記強磁性体の長手方向についての微分値を求め、該微分値の変化に基づいて異常箇所の有無を判定することを特徴とする非破壊検査方法。
2. 前記強磁性体は前記非磁性体中に該非磁性体の表面に沿って埋設されており、前記磁束密度における前記非磁性体の表面に沿った面上での該面に垂直な磁束密度成分が測定される請求項１に記載の検査方法。
3. 前記微分値として、微分近似値が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の非破壊検査方法。
4. 前記微分近似値は、前記強磁性体の長手方向への所定の変位量毎の磁束密度変化量である請求項３に記載の非破壊検査方法。
5. 前記所定の変位量は、４０ｍｍ乃至６０ｍｍである請求項４に記載の非破壊検査方法。
6. 非磁性体内に該非磁性体表面に沿って埋設された強磁性体の異常の有無を推定するための非破壊検査装置であって、前記非磁性体の表面に沿った面上で前記強磁性体の長手方向に沿って該強磁性体からの自発磁界の磁界強度を測定する磁気センサと、該磁気センサによって得られた測定値の長手方向についての微分値を求める微分回路と、該微分回路により求められた微分値が閾値を越えるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果を表示する表示手段とを備える非破壊検査装置。
7. 非磁性体内に該非磁性体表面に沿って埋設された強磁性体の異常の有無を推定するための非破壊検査装置であって、前記非磁性体の表面に沿った面上で前記強磁性体の長手方向へ相互に間隔をおいて前記長手方向へ一体的に移動され前記強磁性体からの自発磁界の磁界強度を測定する一対の磁気センサと、該両センサによって求められた測定値の差分を求める演算回路と、該演算回路により求められた差分が閾値を超えるか否かを判定する判定回路と、該判定回路の判定結果を表示する表示手段とを備える非破壊検査装置。
8. 前記一対の磁気センサは、移動方向へ相互に４０ｍｍ乃至６０ｍｍの間隔をおく請求項７に記載の非破壊検査装置。
9. 前記一対の磁気センサは、前記自発磁界による前記非磁性体表面に直角な方向の磁束密度成分の強度をそれぞれ測定する請求項７または８に記載の非破壊検査装置。
10. 前記磁気センサは、１０^-4乃至１０^-10テスラの磁束密度を検出可能のＭＩセンサまたはフラックスゲート型センサからなる請求項６または７に記載の非破壊検査装置。

Images