JP2009058286A - 磁粉濃度測定装置及び磁粉濃度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁粉液の磁粉濃度を、瞬時かつ正確に定量的に確認、評価できるようにする。
【解決手段】同一抵抗値の第１及び第２の抵抗器の直列回路と同一インダクタンス値の第１及び第２のコイルの直列回路とを並列に接続し、この第１の抵抗器及びこの第１のコイルの接続中点とこの第２の抵抗器及びこの第２のコイルの接続中点との間に所定周波数の交流電圧を供給する。そして、この第１及び第２の抵抗器の接続中点とこの第１及び第２のコイルの接続中点との間に得られるこの所定周波数の交流電圧の実効値を算出するようにする。そして、この第１又は第２のコイル中に磁粉液を挿入したときに、この磁粉液の磁粉濃度に応じた実効値を得る。こうして得られた実効値を、既知の磁粉液の磁粉濃度とこの実効値との関係に照らして、磁粉濃度が未知の磁粉液の磁粉濃度を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼材、鉄鋼部品等の被検査物の欠陥を磁粉探傷するための磁粉液中に分散する磁粉の濃度を測定するようにした磁粉濃度測定装置及び磁粉濃度測定方法に関する。

一般に、鉄鋼材、鉄鋼部品等の被検査物の傷等の欠陥を検査するのに湿式磁粉探傷試験法が使用されている。

この湿式磁粉探傷試験法は、鉄鋼材、鉄鋼部品等の被検査物を磁化し、欠陥部に発生する漏洩磁束による磁極に磁粉液を散布し、この磁極による磁粉の付着を利用して欠陥を検出する方法である。

この磁粉液は、２〜１０μｍ程度の磁粉（鉄粉）と水又は白灯油と必要に応じた分散剤とからなるものである。

この湿式磁粉探傷試験法においては、この磁粉液の磁粉の分散濃度（磁粉濃度）は、被検査物の欠陥の検出即ち、被検査物から得られる磁粉模様及びそれから得られる情報を左右する大きな要素である。

従来、この磁粉液の磁粉濃度測定方法としては、磁粉を分散した磁粉液をよく撹拌し、この磁粉液の規定量（１００ｍｌ）を沈殿管に採取し、この沈殿管をスタンドに立てかけて、３０分間経過後、この沈殿管の底部に沈殿した磁粉の量を目視で測定する方法がある。

また、特許文献１には、標準試験片に数種の濃度既知の磁粉液を適用して、数種の磁粉模様を予め形成させておき、一方この標準試験片に濃度未知の測定しようとする磁粉液を適用して磁粉模様を形成させ、上述磁粉模様を目視で比較し、濃度未知の磁粉液の濃度を測定するものが開示されている。
特開平７−１１３７８７号公報

然しながら、磁粉液中の磁粉の粒径が２〜１０μｍ程度の場合には、磁粉液を注入した沈殿管をスタンドに立てかけて、３０分間経過しても、分散させた磁粉の一部しか沈殿しないので、磁粉量を正確に測定することができないという問題があった。更に、磁粉濃度測定に時間がかかりすぎる不都合があった。

また、特許文献１に開示された方法では、目視による測定であり、検査する人により差が生じるため、正確な磁粉濃度の測定は困難であった。

本発明は、斯かる点に鑑み、この磁粉液の磁粉濃度を、瞬時に定量的に確認、評価できるようにすることを目的とする。

本発明の磁粉濃度測定装置は、同一抵抗値の第１及び第２の抵抗器の直列回路と同一インダクタンス値の第１及び第２のコイルの直列回路とを並列に接続し、この第１の抵抗器及びこの第１のコイルの接続中点とこの第２の抵抗器及びこの第２のコイルの接続中点との間に所定周波数の交流電圧を供給し、この第１及び第２の抵抗器の接続中点とこの第１及び第２のコイルの接続中点との間に得られるこの所定周波数の交流電圧の実効値を算出するようにし、この第１又は第２のコイル中に磁粉液を挿入したときに、この磁粉液の磁粉濃度に応じた実効値を得るようにした実効値演算手段と、この実効値演算手段により得られる、磁粉濃度が既知の磁粉液の磁粉濃度と実効値との関係を予め記憶したメモリとを有し、未知の磁粉濃度の磁粉液を第１又は第２のコイル中に挿入し、実効値演算手段に得られる実効値を、メモリを参照して磁粉濃度に換算し表示するようにしたものである。

本発明によれば、実効値演算手段の第１又は第２のコイル中に未知の磁粉濃度の磁粉液を挿入するだけで、瞬時に、この磁粉濃度に応じた実効値を得ることができ、この実効値をメモリを参照して磁粉濃度に換算して表示するので、未知の磁粉液の磁粉濃度を、瞬時に定量的に確認、評価できる。

以下、図面を参照して、本発明の磁粉濃度測定装置及び磁粉濃度測定方法を実施するための実施形態の例（以下、「本例」という。）につき説明する。

図１は、本例による磁粉濃度測定装置の構成を示し、この図１においては、同一の抵抗値を有する抵抗器１及び２の直列回路に、同一のインダクタンス値を有するコイル３及び４の直列回路を並列に接続する。

本例においては、このコイル３及び４は空芯コイルで構成されており、図２に示すように、空芯コイル３の空芯内に、例えば合成樹脂製の測定容器５を挿入できるようになっている。この合成樹脂製の測定容器５内には、磁粉濃度が測定される、例えば１００ｍｌの磁粉液５ａが注入されている。

また、本例においては、抵抗器１及びコイル３の接続中点と抵抗器２及びコイル４の接続中点との間に、所定周波数例えば５ｋＨｚの最大及び最小電圧間の差電圧値が一定の交流電圧信号６を供給する。

また、抵抗器１及び２の接続中点とコイル３及び４の接続中点との間の交流電圧信号をバンドパスフィルタ７の入力側に供給する。この場合、抵抗器１及び２とコイル３及び４とは、ブリッジ回路を構成しており、コイル３内に磁粉液５ａを挿入しないときは、このバンドパスフィルタ７の入力側に供給される交流電圧信号の電圧は零である。また、コイル３内に磁粉液５ａを挿入したときは、コイル３のインダクタンス値がこの磁粉液５ａの磁粉濃度に応じて変化するので、このバンドパスフィルタ７の入力側に、この磁粉液５ａの磁粉濃度に応じた電圧の交流電圧信号が供給される。

このバンドパスフィルタ７の通過周波数帯域は、交流電圧信号６の所定周波数、例えば５ｋＨｚを中心とする狭い帯域のものでよい。そして、このバンドパスフィルタ７の出力信号を所定レベルに増幅する増幅回路８を介して、所定周波数例えば５ｋＨｚの実効値（直流電圧）を得る演算回路９に供給する。

この演算回路９の出力側に得られる磁粉液５ａの磁粉濃度に応じた電圧の実効値を、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄコンバータ１０を介してマイクロコンピュータ等より成るＣＰＵ（中央処理装置）１１に供給する。

このＣＰＵ１１においては、既にメモリ１２に記憶されている、例えば図３に示すような、既知の磁粉濃度の磁粉液と実効値（直流電圧）との関係を参照して、検出実効値に応じた磁粉濃度に換算し、その磁粉濃度を定量的に表示装置１３に表示するようにする。

本例においては、メモリ１２に既知の磁粉濃度の磁粉液と実効値（直流電圧）との関係を次のようにして記憶する。

まず、図１に示すような、抵抗器１及び２、コイル３及び４、交流電圧信号６、バンドパスフィルタ７、増幅回路８及び演算回路９より成る実効値演算手段を用意する。

図３に示すような、曲線ａの関係にある磁粉液として、マークテック（株）製のＬＹ―１０（磁粉）を使用する例を説明する。このＬＹ１０は、蛍光磁粉であり、粒度が３〜７μｍであって、水分散専用のものである。

本例においては、既知の磁粉濃度の磁粉液のサンプルとして、０．０５０ｇ／１００ｍｌ、０．１００ｇ／１００ｍｌ、０．２００ｇ／１００ｍｌ、０．３００ｇ／１００ｍｌ、０．４００ｇ／１００ｍｌの磁粉液を用意する。

これら磁粉液のサンプルを、それぞれ例えば１００ｍｌの測定容器５に１００ｍｌ注入する。次に、図１に示した実効値演算手段で、それぞれの測定容器５を順次空芯コイル３の空芯内に挿入し、それぞれの実効値、例えば１．０Ｖ、２．０Ｖ、３．５Ｖ、５．２Ｖ、７．０Ｖを得る。そして、この既知の磁粉濃度の磁粉液と実効値との関係を、図３の曲線ａに示すような関係として、メモリ１２にテーブルとして記憶するようにする。

この場合、この曲線ａより、換算係数Ａを定めるようにしても良い。即ち、
磁粉濃度＝Ａ×実効値（実効電圧）
を算出して、換算係数Ａを定める。このＬＹ―１０を磁粉として使用したときは、換算係数Ａ＝０．０５６５２８となる。

次に、磁粉として、このＬＹ―１０を使用した未知の磁粉液の磁粉濃度を測定する場合につき説明する。

このときは、この未知の磁粉液を例えば１００ｍｌの測定容器５に１００ｍｌ注入し、この未知の磁粉液５ａが注入された測定容器５を、図１に示す磁粉濃度測定装置の空芯コイル３の空芯内に挿入する。

そして、演算回路９の出力側に得られる実効値（直流電圧）をＣＰＵ１１に供給し、このＣＰＵ１１において、メモリ１２に記憶された参照値に基づいて未知の磁粉液の磁粉濃度を決定する。ここで、上記測定された実効値は、メモリ１２に記憶してある図３の曲線ａに示すようなＬＹ―１０を磁粉とした磁粉濃度が既知である磁粉液の、実効値と磁粉濃度との関係を参照して決定され、表示装置１３に定量的（例えば０．２００ｇ／１００ｍｌ）に表示される。

この場合、ＣＰＵ１１において、先に定めた、このＬＹ―１０の換算係数Ａ＝０．０５６５２８を、この得られる実効値（直流電圧）に乗算し、得られる磁粉濃度を表示装置１３に表示するようにしても良い。

本例によれば、図１に示す磁粉濃度測定装置の空芯コイル３の空芯内に未知の磁粉濃度の磁粉液を例えば１００ｍｌ注入した測定容器５を挿入するだけで、瞬時に、この磁粉濃度に応じた実効値を得ることができる。そして、この実効値をＣＰＵ１１で磁粉濃度に換算して表示装置１３に表示するので、未知の磁粉液の磁粉濃度を、瞬時に定量的に確認、評価できる。

また、磁粉として、図３の曲線ｂ及びｃの関係にあるマークテック（株）製のＬＹ―２０Ｐ及びＬＹ―５０を使用する場合も、同様にして、メモリ１２に、既知の磁粉液の磁粉濃度と実効値との関係を記憶するようにする。

このＬＹ―２０Ｐ及びＬＹ―５０は蛍光磁粉で、粒度が３〜７μｍであり、ＬＹ―２０Ｐは、高輝度で水分散専用であるが、ＬＹ―５０は一般用汎用品で油分散専用である。

未知の磁粉濃度の磁粉液の磁粉として、ＬＹ―２０Ｐ又はＬＹ―５０を使用したときも、上述と同様な方法で、磁粉濃度を測定することができる。すなわち、図３の曲線ｂ又はｃの関係にあるメモリ１２に記憶した磁粉濃度と実効値との関係を参照して、測定した実効値から未知の磁粉液の磁粉濃度を決定し、表示装置１３に定量的（例えば０．２００ｇ／１００ｍｌ）に表示する。

このＬＹ―２０Ｐの換算係数Ａは、図３の曲線ｂより算出すると、０．０５９３５７となり、ＬＹ―５０の換算係数Ａは、図３の曲線ｃより算出すると、０．０５４４２５となる。

なお、上述例では、磁粉液５ａを例えば１００ｍｌの測定容器５に注入し、この測定容器５を空芯コイル３（４）の空芯内に挿入するように述べたが、この代わりに、磁粉液５ａを循環して、繰り返し使用するようにしたこきに、図４に示すように、この磁粉液５ａの循環パイプ１５の適当な位置が、この空芯コイル３（４）の空芯内を通過するようにしても良い。

この場合、この空芯コイル３（４）に対応する循環パイプ１５の部分の磁粉液５ａの量が、例えば１００ｍｌとなるようにする。

このときは、循環パイプ１５が測定容器５と同様の作用をし、上述と同様にして、磁粉液の磁粉濃度を測定できることは容易に理解できよう。

なお、本発明は、上述した実施形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。

本発明磁粉濃度測定装置を実施するための最良の形態の例を示す構成図である。 図１の要部の例を示す構成図である。 本発明の説明に供する線図である。 図１の要部の他の例を示す構成図である。

符号の説明

１、２…抵抗器、３、４…コイル（空芯コイル）、５…測定容器、６…交流電圧信号、７…バンドパスフィルタ、８…増幅回路、９…演算回路、１０…Ａ−Ｄコンバータ、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…表示装置、１５…循環パイプ

Claims (3)

1. 同一抵抗値の第１及び第２の抵抗器の直列回路と同一インダクタンス値の第１及び第２のコイルの直列回路とを並列に接続し、前記第１の抵抗器及び前記第１のコイルの接続中点と前記第２の抵抗器及び前記第２のコイルの接続中点との間に所定周波数の交流電圧を供給し、前記第１及び第２の抵抗器の接続中点と前記第１及び第２のコイルの接続中点との間に得られる前記所定周波数の交流電圧の実効値を算出するようにし、前記第１又は第２のコイル中に磁粉液を挿入したときに、前記磁粉液の磁粉濃度に応じた実効値を得るようにした実効値演算手段と、
   前記実効値演算手段により得られる、磁粉濃度が既知の磁粉液の磁粉濃度と前記実効値との関係を予め記憶したメモリとを有し、
   未知の磁粉濃度の磁粉液を前記第１又は第２のコイル中に挿入し、前記実効値演算手段に得られる実効値を、前記メモリを参照して磁粉濃度に換算し表示するようにしたことを特徴とする磁粉濃度測定装置。
2. 請求項１記載の磁粉濃度測定装置おいて、
   前記所定周波数は、５ｋＨｚであることを特徴とする磁粉濃度測定装置。
3. 同一抵抗値の第１及び第２の抵抗器の直列回路と同一インダクタンス値の第１及び第２のコイルの直列回路とを並列に接続し、前記第１の抵抗器及び前記第１のコイルの接続中点と前記第２の抵抗器及び前記第２のコイルの接続中点との間に所定周波数の交流電圧を供給し、前記第１及び第２の抵抗器の接続中点と前記第１及び第２のコイルの接続中点との間に得られる前記所定周波数の交流電圧の実効値を算出するようにし、前記第１又は第２のコイル中に磁粉液を挿入したときに、前記磁粉液の磁粉濃度に応じた実効値を得るようにし、
   磁粉濃度が既知の磁粉液を用いて測定した磁粉濃度と前記実効値との関係を予めメモリに記憶しておき、
   未知の磁粉濃度の磁粉液を前記第１又は第２のコイル中に挿入して得られる、前記未知の磁粉液の実効値を、前記メモリに記憶されている実効値に基づいて、磁粉濃度に換算するようにしたことを特徴とする磁粉濃度測定方法。

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