JP2019128161A - Analysis method, analysis program, and analysis apparatus - Google Patents

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Eiichi Sasaki
栄一 佐々木
絢子 阿久津
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絢子 阿久津
田村 洋
Hiroshi Tamura
洋 田村
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Abstract

To provide an analysis method capable of analyzing characteristics of an analysis object simply, at high speed and accurately.SOLUTION: The analysis method of the present invention applies an AC electric signal having a predetermined frequency to a first coil to excite an analysis object, generates an eddy current in the analysis object, obtains using a magnetic field generated by the eddy current, a first electrical state quantity corresponding to an amplitude of voltage generated in the second coil and a second electrical state quantity corresponding to a phase difference between the AC electrical signal and the voltage, and analyzes, based on the first electrical state quantity and the second electrical state quantity, characteristics in a thickness direction of the analysis object.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、解析方法、解析プログラム、および解析装置に関する。   The present invention relates to an analysis method, an analysis program, and an analysis apparatus.

近年、橋梁、道路、ビル、工業施設などの各種構造物の経年劣化の診断を行う手法について研究が進められている。経年劣化を監視することは、安全性や耐久性を把握する上で重要である。例えば、橋梁において生じる劣化の態様としては、亀裂や傷といった物理的な損傷、雨水の滞水や塩分の付着などにより生じる局所的な腐食、腐食の進行に伴う板厚の減少などがある。特に、腐食に起因する劣化は、構造物の安全性や耐久性に大きな影響を及ぼすため、構造物の腐食状態を検知することが重要である。   In recent years, research has been conducted on methods for diagnosing aging of various structures such as bridges, roads, buildings, and industrial facilities. Monitoring aging deterioration is important for grasping safety and durability. For example, as a mode of deterioration that occurs in a bridge, there is physical damage such as a crack or a scratch, local corrosion caused by rainwater stagnation, salt adhesion, or the like, and reduction in plate thickness due to the progress of corrosion. In particular, since deterioration due to corrosion greatly affects the safety and durability of the structure, it is important to detect the corrosion state of the structure.

上記の構造物の腐食状態を解析する方法としては、超音波試験法が知られている。しかしながら、この超音波試験法では、試験前にさび層などの腐食生成物および付着物の除去処理、浸透材の塗布といった事前処理と、それに伴う事後処理とが必要である。また、試験装置を測定対象に接触させて計測する必要がある。さらに、空間的制約を受ける場所、例えば、高所、閉所などの作業者が近接しづらい場所に測定対象が存在する場合には、測定を行うことができないという課題がある。   As a method for analyzing the corrosion state of the structure, an ultrasonic test method is known. However, in this ultrasonic test method, prior to the test, it is necessary to remove the corrosion products such as the rust layer and the like, to remove the deposit, to apply the penetrating material, and to perform the post-treatment. Moreover, it is necessary to make a test apparatus contact a measuring object and to measure. Furthermore, there is a problem that the measurement can not be performed when a measurement target is present at a location subject to space constraints, for example, a location where workers such as high places and closed places are difficult to approach.

構造物の腐食状態を解析する他の方法として、渦電流試験における検出電圧の特性を用いた方法が、本発明者によって開示されている(特許文献1参照)。この方法では、構造物と試験装置との距離(リフトオフ)、および構造物のうち健全部分の厚み(板厚)の推定に適した励磁周波数を選択し、その励磁周波数の電流を入力して行う渦電流試験において、検出される電圧に基づいてリフトオフと厚みを推定する。この方法での解析は、構造物に対して非接触で行うことができるため、解析にともなう表面処理が不要であり、また、小型のプローブを用いて行うことができるため、構造物に対する空間的な制約がほとんどない。   As another method for analyzing the corrosion state of a structure, the present inventor has disclosed a method using the characteristics of the detection voltage in an eddy current test (see Patent Document 1). In this method, the excitation frequency suitable for the distance between the structure and the test device (lift-off) and the thickness of the healthy part (plate thickness) of the structure is selected, and the current of the excitation frequency is input. In the eddy current test, liftoff and thickness are estimated based on the detected voltage. Since analysis by this method can be performed on a structure without contact, no surface treatment involved in the analysis is necessary, and since it can be performed using a small probe, it is possible to spatially analyze the structure. There are few restrictions.

特願2016−156441号Japanese Patent Application No. 2016-156441

検出電圧に基づく推定を行う場合、構造物の表面近傍のリフトオフについては、100Hz程度の高周波電流による測定が可能であるが、高周波電流は、厚みのある構造物の内部には伝わりにくい。そのため、構造物の厚さ測定については、10Hz程度の低周波電流による測定を行う必要がある。しかしながら、低周波電流は、高周波電流に比べて伝播速度が小さく、1箇所の厚さ方向の測定に長時間を要することになる。そのため、特許文献1の解析方法では、板厚の測定を構造物の複数個所で行うことが難しく、測定精度を向上させにくいことが課題となっている。   In the case of estimation based on the detected voltage, the liftoff near the surface of the structure can be measured by a high frequency current of about 100 Hz, but the high frequency current is hard to be transmitted to the inside of the thick structure. Therefore, it is necessary to measure the thickness of the structure with a low frequency current of about 10 Hz. However, the low-frequency current has a smaller propagation speed than the high-frequency current, and it takes a long time to measure in one thickness direction. Therefore, in the analysis method of Patent Document 1, it is difficult to measure the plate thickness at a plurality of locations of the structure, and it is difficult to improve the measurement accuracy.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易、高速、かつ正確に解析対象の特性を解析することができる解析方法、解析プログラム、および解析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an analysis method, an analysis program, and an analysis apparatus capable of analyzing characteristics of an analysis target simply, at high speed, and accurately.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。   The present invention provides the following means in order to solve the above problems.

(1)本発明の一態様に係る解析方法は、所定の周波数の交流電気信号を第1コイルに印加して解析対象を励磁し、前記解析対象に渦電流を生成し、前記渦電流により発生した磁界により、第2コイルに発生した電圧の振幅に応じた第1電気的状態量、および前記交流電気信号と前記電圧との位相差に応じた第2電気的状態量を求め、前記第1電気的状態量および前記第2電気的状態量に基づいて、前記解析対象の厚さ方向の特性を解析する。 (1) The analysis method according to an aspect of the present invention applies an alternating current electrical signal of a predetermined frequency to the first coil to excite an analysis target, generates an eddy current in the analysis target, and generates the eddy current. The first electric state quantity according to the amplitude of the voltage generated in the second coil and the second electric state quantity according to the phase difference between the AC electric signal and the voltage are determined by the generated magnetic field, Based on the electrical state quantity and the second electrical state quantity, characteristics in the thickness direction of the analysis target are analyzed.

(2)上記(1)に記載の解析方法において、前記第1電気的状態量および前記第2電気的状態量と、参照データとを比較することにより、前記解析対象の厚さ方向の特性を解析してもよい。 (2) In the analysis method according to (1), the characteristics in the thickness direction of the analysis target are compared by comparing the first electric state quantity and the second electric state quantity with reference data. It may be analyzed.

(3)上記(1)または(2)に記載の解析方法において、前記第1電気的状態量に基づいて、前記解析対象のリフトオフを測定し、前記第2電気的状態量に基づいて、前記解析対象の板厚を測定してもよい。 (3) In the analysis method described in the above (1) or (2), the liftoff of the analysis object is measured based on the first amount of electrical condition, and the liftoff is analyzed based on the second amount of electrical condition. The plate thickness of the analysis target may be measured.

(4)上記(1)または(2)に記載の解析方法において、前記第1コイルに印加する交流電気信号の周波数を連続的に変化させ、前記解析対象における渦電流により発生した磁界により、前記第2コイルに発生した電圧に応じた時系列の電気的状態量を測定してもよい。 (4) In the analysis method according to the above (1) or (2), the frequency of the alternating current electrical signal applied to the first coil is continuously changed, and the magnetic field generated by the eddy current in the analysis target A time-series electrical state quantity corresponding to the voltage generated in the second coil may be measured.

(5)上記(4)に記載の解析方法において、前記時系列の電気的状態量をウェーブレット変換することによって得られるウェーブレット係数と前記周波数との関係を求め、前記周波数に対する前記ウェーブレット係数の変化率に基づいて、前記所定の周波数を決定してもよい。 (5) In the analysis method according to (4), the relationship between the wavelet coefficient obtained by wavelet transforming the time-series electric state amount and the frequency is determined, and the rate of change of the wavelet coefficient with respect to the frequency The predetermined frequency may be determined based on

(6)上記(4)または(5)に記載の解析方法において、前記時系列の電気的状態量に基づいて、前記解析対象の厚さ方向の構造を走査してもよい。 (6) In the analysis method described in the above (4) or (5), the structure in the thickness direction of the analysis target may be scanned based on the time-series electric state quantity.

(7)本発明の一態様に係る解析プログラムは、コンピュータに、解析対象の厚さ方向の特性を解析させる解析プログラムであって、所定の周波数の交流電気信号を第1コイルに印加して前記解析対象を励磁させて、前記解析対象に渦電流を生成させ、前記渦電流により発生した磁界により第2コイルに電圧を発生させ、前記電圧の振幅に基づいて測定される第1電気的状態量、および、前記交流電気信号と前記電圧との位相差に基づいて測定される第2電気的状態量、に基づいて行う。 (7) An analysis program according to an aspect of the present invention is an analysis program that causes a computer to analyze characteristics in the thickness direction of the analysis target, and applies an alternating current electrical signal of a predetermined frequency to the first coil An analysis target is excited to generate an eddy current in the analysis target, a voltage is generated in the second coil by a magnetic field generated by the eddy current, and a first electric state quantity measured based on an amplitude of the voltage And a second electrical state quantity measured based on a phase difference between the AC electrical signal and the voltage.

(8)本発明の一態様に係る解析装置は、交流電流が流れることにより解析対象に印加する磁界を生成する第1コイルと、前記解析対象に発生する渦電流に応じて電圧を生成する第2コイルと、所定の周波数の交流電気信号を前記第1コイルに印加する電源部と、前記電源部により生成される前記交流電気信号の周波数を制御する制御部と、前記第2コイルにおいて検出された前記電圧の振幅に基づく第1電気的状態量、前記電圧と前記交流電気信号との位相差に基づく第2電気的状態量、に基づいて前記解析対象の厚さ方向の特性を解析する解析部と、を備える。 (8) The analysis device according to one aspect of the present invention generates a voltage according to the first coil that generates a magnetic field applied to an analysis target when an alternating current flows, and the eddy current generated in the analysis target. A coil, a power supply unit applying an alternating current electrical signal of a predetermined frequency to the first coil, a control unit controlling a frequency of the alternating current electrical signal generated by the power supply unit, and a second coil detecting Analyzing the characteristics in the thickness direction of the object to be analyzed based on the first electric state quantity based on the amplitude of the voltage, and the second electric state quantity based on the phase difference between the voltage and the AC electric signal And a unit.

本発明の一態様によれば、簡易、高速、かつ正確に、解析対象の特性を解析することができる。   According to one embodiment of the present invention, characteristics of an analysis target can be analyzed simply, at high speed and accurately.

本発明の一実施形態に係る解析装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an analysis device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る解析方法における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. (a)〜(d)本発明の一実施形態に係る解析方法において得られる、板厚と位相差の関係を示すグラフである。(A)-(d) It is a graph which shows the relationship between plate | board thickness and phase difference obtained in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. (a)本発明の一実施形態に係る解析方法において得られる、周波数とリフトオフ信号強度の関係を示すグラフである。(b)本発明の一実施形態に係る解析方法において得られる、周波数と板厚・リフトオフ信号強度比の関係を示すグラフである。(A) It is a graph which shows the relationship between the frequency and the lift-off signal intensity | strength obtained in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. (B) It is a graph which shows the relationship of a frequency, plate | board thickness and a lift-off signal intensity ratio obtained in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る解析方法において得られる、リフトオフと検出電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the lift-off and detection voltage obtained in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る解析方法において得られる、板厚と位相差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between plate | board thickness and phase difference obtained in the analysis method which concerns on one Embodiment of this invention. (a)本発明の実施例1において得られる、周波数とリフトオフ信号強度の関係を示すグラフである。(b)本発明の実施例1において得られる、周波数と板厚・リフトオフ信号強度比の関係を示すグラフである。(A) It is a graph which shows the relationship between the frequency and lift-off signal strength obtained in Example 1 of this invention. (B) It is a graph which shows the relationship between the frequency obtained by Example 1 of this invention, and plate | board thickness and a lift-off signal strength ratio. 本発明の実施例1において得られる、リフトオフと検出電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between lift-off and detection voltage obtained in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1において得られる、板厚と位相差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between board thickness and phase difference obtained in Example 1 of this invention. (a)本発明の実施例1、比較例1、2において得られる構造物上の位置とリフトオフの関係を示すグラフである。(b)本発明の実施例1、比較例1、2において得られる構造物上の位置と板厚の関係を示すグラフである。(A) It is a graph which shows the position on the structure obtained in Example 1 of this invention, and Comparative Examples 1 and 2, and the relationship of lift-off. (B) It is a graph which shows the relationship between the position on a structure obtained in Example 1 of this invention, and Comparative Examples 1 and 2, and plate | board thickness.

以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings. The drawings used in the following description may show enlarged features for convenience for the purpose of making the features of the present invention easier to understand, and the dimensional ratio of each component may be different from the actual one. is there. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the effects of the present invention.

[解析装置]
図1は、本発明の一実施形態に係る解析装置1の機能ブロック図である。解析装置1は、解析対象における、板厚、リフトオフといった各種特性を解析する装置であり、例えば、解析対象となる各種構造物の保守作業を行う作業者によって操作される。解析装置1は、交流電流に応じた磁界により解析対象において発生する渦電流が、解析対象のリフトオフおよび板厚に応じて変化する性質を利用して解析を行う。具体的には、解析装置1は、リフトオフが大きいほど渦電流に伴う検出電圧が小さくなり、板厚が大きいほど検出電圧と入力電流との位相差が大きくなる傾向を利用することで、解析対象の腐食状態の検査を行う。
[Analyzer]
FIG. 1 is a functional block diagram of an analysis apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The analysis apparatus 1 is an apparatus for analyzing various characteristics such as plate thickness and lift-off in an analysis target, and is operated by an operator who performs maintenance work of various structures to be analyzed, for example. The analysis device 1 analyzes the eddy current generated in the analysis target by the magnetic field corresponding to the alternating current, using the property that the liftoff of the analysis target and the thickness change. Specifically, the analysis device 1 analyzes the target by using the tendency that the detection voltage accompanying the eddy current decreases as the lift-off increases, and the phase difference between the detection voltage and the input current increases as the plate thickness increases. Check the corrosion status of the

解析装置1は、任意の形状の、鉄鋼材、非鉄金属、黒鉛などの様々な導電性材料の解析を行うことができる。なお、解析装置1は、保守作業を行う作業者によって操作される検査装置として使用される他、解析対象となる構造物に予め設置されて、検出結果を継続的に外部に出力するようなセンシング機器として使用されてもよい。   The analysis apparatus 1 can analyze various conductive materials such as steel materials, non-ferrous metals, and graphite having an arbitrary shape. In addition to being used as an inspection device operated by a worker who performs maintenance work, the analysis device 1 is installed in advance in a structure to be analyzed, and sensing is performed so that the detection result is continuously output to the outside. It may be used as an apparatus.

ここで、「リフトオフ」とは、解析装置1のプローブ(後述する第1コイル12および第2コイル13)と、解析対象である導電性材料の構造物の表面との間の距離を言う。例えば、解析対象である導電性材料の構造物の表面に腐食層が形成されている場合、「リフトオフ」とは、解析装置1のプローブと腐食層の表面との距離ではなく、解析装置1のプローブと導電性材料の構造物の表面(腐食層を含まない)との距離を言う。また、解析対象である導電性材料の構造物の表面が塗膜で覆われている場合、「リフトオフ」とは、解析装置1のプローブと塗膜との距離ではなく、解析装置1のプローブと導電性材料の構造物の表面との距離を言う。   Here, "lift off" refers to the distance between the probe of the analysis device 1 (the first coil 12 and the second coil 13 described later) and the surface of the structure of the conductive material to be analyzed. For example, when the corrosion layer is formed on the surface of the structure of the conductive material to be analyzed, “lift-off” is not the distance between the probe of the analysis device 1 and the surface of the corrosion layer. This is the distance between the probe and the surface of the conductive material structure (not including the corrosion layer). In addition, when the surface of the structure of the conductive material to be analyzed is covered with the coating film, “lift-off” is not the distance between the probe of the analysis device 1 and the coating film, but the probe of the analysis device 1 It refers to the distance between the surface of the conductive material structure.

解析装置1は、例えば、制御部10と、電源部11と、第1コイル12と、第2コイル13と、検出部14と、演算部15(解析部)と、記憶部16とを備える。   The analysis device 1 includes, for example, a control unit 10, a power supply unit 11, a first coil 12, a second coil 13, a detection unit 14, a calculation unit 15 (analysis unit), and a storage unit 16.

制御部10は、解析装置1の各部の動作の制御を行う。制御部10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などで実現される。   The control unit 10 controls the operation of each unit of the analysis device 1. The control unit 10 is realized by, for example, a central processing unit (CPU).

電源部11は、制御部10の制御下において、第1コイル12に交流電流または交流電圧といった交流電気信号を印加する。電源部11は、第1コイル12に印加する交流電気信号の周波数を変更することができる。電源部11は、例えば、交流電源である。   The power supply unit 11 applies an AC electrical signal such as an AC current or an AC voltage to the first coil 12 under the control of the control unit 10. The power supply unit 11 can change the frequency of the AC electrical signal applied to the first coil 12. The power supply unit 11 is, for example, an AC power supply.

第1コイル12は、電源部11から入力された交流電気信号に応じて、交流磁界を発生するドライバコイルである。この交流磁界により検査対象Tが励磁され、検査対象Tに渦状の誘導電流(渦電流EC:Eddy Current)が発生する。   The first coil 12 is a driver coil that generates an AC magnetic field in accordance with an AC electrical signal input from the power supply unit 11. The inspection target T is excited by the AC magnetic field, and an eddy induced current (eddy current EC: Eddy Current) is generated in the inspection target T.

第2コイル13は、第1コイル12おいて発生した交流磁界と、渦電流ECに起因して発生した交流磁界と、の双方の影響を受けて励磁され電圧を生成するレシーバコイルである。   The second coil 13 is a receiver coil that is excited to generate a voltage under the influence of both the alternating magnetic field generated in the first coil 12 and the alternating magnetic field generated due to the eddy current EC.

検出部14は、第2コイル13において発生した電圧に基づく、電気的状態量を検出する。例えば、検出部14は、第2コイル13において発生した電圧を測定する電圧計である。   The detection unit 14 detects the amount of electrical state based on the voltage generated in the second coil 13. For example, the detection unit 14 is a voltmeter that measures a voltage generated in the second coil 13.

演算部15は、記憶部16に記憶されたリフトオフと検出電圧との間の関係を示すリフトオフ参照データおよび板厚と検出電圧との間の関係を示す板厚参照データと、検出部14により検出された検出電圧とに基づいて、検査対象Tの板厚、リフトオフを演算する。   Arithmetic unit 15 is detected by lift-off reference data indicating the relationship between lift-off and detection voltage stored in storage unit 16 and plate thickness reference data indicating the relationship between plate thickness and detection voltage, and detection unit 14 Based on the detected voltage, the thickness of the inspection object T and the lift-off are calculated.

記憶部16は、腐食損傷推定周波数f、リフトオフ参照データ、板厚参照データ、演算部15の演算結果、検出部14の検出結果などを記憶する。記憶部16は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリなどで実現される。 The storage unit 16 stores a corrosion damage estimated frequency f c , lift-off reference data, plate thickness reference data, calculation results of the calculation unit 15, detection results of the detection unit 14, and the like. The storage unit 16 is realized by a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, or the like.

上記の解析装置1の各機能部のうち一部または全部は、プロセッサが、解析プログラム(ソフトウェア)を実行することにより、実現されてもよい。また、解析装置1の各機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。   Some or all of the functional units of the analysis apparatus 1 may be realized by a processor executing an analysis program (software). In addition, some or all of the functional units of the analysis device 1 may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a combination of software and hardware. It may be realized.

ここでの解析プログラムとは、コンピュータに、解析対象の厚さ方向の特性を解析させるものである。例えば、所定の周波数の交流電気信号を第1コイル12に印加して、解析対象Tを励磁させて、解析対象Tに渦電流ECを生成させ、渦電流ECにより発生した磁界により第2コイル13に電圧を発生させ、電圧の振幅に基づいて測定される第1電気的状態量、および、交流電気信号と電圧との位相差に基づいて測定される第2電気的状態量、に基づいて行うものが挙げられる。   The analysis program here causes a computer to analyze the characteristics in the thickness direction of the analysis target. For example, an alternating current electrical signal of a predetermined frequency is applied to the first coil 12 to excite the analysis target T to generate the eddy current EC in the analysis target T, and the second coil 13 is generated by the magnetic field generated by the eddy current EC. The first electrical state quantity measured based on the voltage amplitude, and the second electrical state quantity measured based on the phase difference between the AC electrical signal and the voltage. The thing is mentioned.

なお、解析装置1は、解析対象の深さ方向の構造を走査(スキャニング)することもできる。すなわち、スイープ波を第1コイル12に印加しつつ、時系列の電気的状態量として電圧を検出し、この検出結果と、予め記憶部16に記憶された正常な(欠陥のない)試験体の参照データとを比較する。これにより、解析対象の内部状態、例えば、空洞、亀裂などの欠陥の有無を検知することができる。   The analysis apparatus 1 can also scan (scan) the structure in the depth direction of the analysis target. That is, while a sweep wave is applied to the first coil 12, a voltage is detected as a time-series electric state quantity, and the detection result and a normal (defect-free) test object stored in the storage unit 16 in advance. Compare with reference data. Thereby, it is possible to detect the internal state of the analysis target, for example, the presence or absence of defects such as cavities and cracks.

図2は、解析装置1により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態における解析装置1の処理の流れについて、このフローチャートに即して説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing the flow of processing executed by the analysis device 1. The flow of processing of the analysis device 1 in the present embodiment will be described based on this flowchart.

まず、作業者は、解析装置1を解析対象となる構造物に近接して配置し、解析装置1に設けられた操作を受け付ける受付部(不図示)を操作して測定開始を指示する。測定開始の指示を受け付けた解析装置1では、制御部10が、解析対象の材料に応じて、リフトオフおよび板厚を推定するための所定の周波数(腐食損傷周波数f)を、記憶部16から読み出す(ステップS101)。なお、空間的制約を受ける場所、例えば、高所、閉所、海中などの作業者が近接しづらい場所に測定対象が存在する場合には、解析装置1を移動式ロボットなどに搭載して、作業者がこの移動式ロボットおよび解析装置1を遠隔操作することにより、測定開始を指示してもよい。 First, the operator places the analysis apparatus 1 close to a structure to be analyzed, and operates a reception unit (not shown) that receives an operation provided in the analysis apparatus 1 to instruct start of measurement. In measurement start analyzing apparatus accepts an instruction 1, the control unit 10, depending on the material to be analyzed, a predetermined frequency for estimating the lift-off and thickness of the (corrosion damage frequency f c), from the storage unit 16 Read (step S101). In addition, when a measurement target exists in a place subject to spatial restrictions, for example, a place where it is difficult for an operator such as a high place, a closed place, and the sea to approach, the analysis apparatus 1 is mounted on a mobile robot or the like. A person may instruct the start of measurement by remotely operating the mobile robot and the analyzer 1.

次に、制御部10の制御下において、電源部11は、腐食損傷周波数fの交流電気信号(交流電流)を第1コイル12に印加する(ステップS102)。これにより、第1コイル12には交流磁界(第1磁界)が誘起され、この交流磁界によって励磁された解析対象Tにおいて、交流の渦電流EC(第1渦電流)が発生する。 Next, under the control of the control unit 10, the power supply unit 11 applies an alternating current electrical signal (AC current) of the corrosion damage frequency f c to the first coil 12 (step S102). Thereby, an alternating magnetic field (first magnetic field) is induced in the first coil 12, and an alternating eddy current EC (first eddy current) is generated in the analysis target T excited by the alternating magnetic field.

渦電流ECにより発生した交流磁界と、第1コイル12により発生した交流磁界との双方の磁界の影響を受け、第2コイル13に電圧が発生する。ここで、検出部14は、第2コイル13において発生した電圧(第1検出電圧)の振幅、振幅に応じた第1電気的状態量を検出(測定)する(ステップS103)。また、検出部14は、第1コイル12に印加した交流電気信号と、第2コイル13において発生した電圧とを検出し、両者の位相差に応じた第2電気的状態量を算出する(ステップS104)。得られた振幅および位相差は、記憶部16に記憶される。   A voltage is generated in the second coil 13 under the influence of both the alternating magnetic field generated by the eddy current EC and the alternating magnetic field generated by the first coil 12. Here, the detection unit 14 detects (measures) the amplitude of the voltage (first detection voltage) generated in the second coil 13 and the first electric state quantity according to the amplitude (step S103). In addition, the detection unit 14 detects an alternating current electrical signal applied to the first coil 12 and a voltage generated in the second coil 13, and calculates a second electric state quantity according to the phase difference between the two (step S104). The obtained amplitude and phase difference are stored in the storage unit 16.

次に、演算部15は、記憶部16に記憶された第1電気的状態量および第2電気的状態量に基づいて、解析対象の厚さ方向の特性を解析する。   Next, the calculation unit 15 analyzes the characteristics in the thickness direction of the analysis target based on the first amount of electric state and the second amount of electric state stored in the storage unit 16.

具体的には、記憶部16に記憶された振幅と、第1電気的状態量であるリフトオフの参照データと比較することにより、解析対象Tのリフトオフを推定する(ステップS105)。また、記憶部16に記憶された位相差と、第2電気的状態量である板厚の参照データと比較することにより、解析対象Tの板厚を推定する(ステップS106)。   Specifically, the liftoff of the analysis target T is estimated by comparing the amplitude stored in the storage unit 16 with the reference data of the liftoff which is the first electric condition quantity (step S105). Further, the plate thickness of the analysis target T is estimated by comparing the phase difference stored in the storage unit 16 with the reference data of the plate thickness which is the second electric state quantity (step S106).

ここで、推定したリフトオフおよび板厚を、解析装置1に設けられた表示部(不図示)に表示してもよい。また、推定したリフトオフおよび板厚を、外部の管理装置に出力してもよい。以上により、本フローチャートの処理を終了する。   Here, the estimated lift-off and plate thickness may be displayed on a display unit (not shown) provided in the analysis apparatus 1. Also, the estimated liftoff and thickness may be output to an external management device. Thus, the process of this flowchart is ended.

続いて、本実施形態の解析に利用する位相基本特性について説明した上で、本実施形態の解析方法として、腐食損傷周波数fを設定し、リフトオフおよび板厚の推定する手順について説明する。 Subsequently, after described phase basic characteristics to be used for analysis of the present embodiment, as an analysis method of the present embodiment sets the corrosion damage frequency f c, which describe how to estimate lift-off and thickness.

[渦電流試験における位相基本特性]
本発明者は、上記解析装置1の電源部11において正弦波を発生させ、板厚、リフトオフ、励磁周波数をパラメータとして渦電流試験を行った場合に、交流電気信号(入力電流)に対する出力電圧の位相差について、次の特性が得られることを見出した。
[Basic phase characteristics in eddy current test]
The inventor generates a sine wave in the power supply unit 11 of the analysis apparatus 1 and performs an eddy current test using the plate thickness, lift-off, and excitation frequency as parameters, and the output voltage with respect to the AC electric signal (input current) is It has been found that the following characteristics can be obtained for the phase difference.

図3(a)〜(d)は、それぞれ励磁周波数を1Hz、10Hz、100Hz、1000Hzとした場合について、シミュレーションを行って得られた板厚と位相差の関係を示すグラフである。グラフの横軸は、腐食していない部分(健全部)の板厚(mm)を示している。グラフの縦軸は、コイルにおける電流と電圧の位相差(90°)を基準とした、位相差の変化量(°)を示している。リフトオフについては、健全状態の0mmとしている。   FIGS. 3A to 3D are graphs showing the relationship between the plate thickness and the phase difference obtained by performing the simulation when the excitation frequency is 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, and 1000 Hz, respectively. The horizontal axis of the graph indicates the plate thickness (mm) of the uncorroded portion (healthy portion). The vertical axis of the graph indicates the amount of change (°) in the phase difference based on the phase difference (90 °) between the current and voltage in the coil. As for the lift-off, it is 0 mm in a healthy state.

図3のグラフに示すように、初期の板厚(ここでは9mm)から減肉するにつれて、位相差の変化量が小さくなる傾向が見られる。また、励磁周波数の高さによらず、位相差の変化量が、板厚の減少にほぼ線形に比例して、小さくなる傾向が見られる。これは、電流密度分布が板厚によらず同様の分布傾向を示すことから、板厚が減少した分だけ渦電流の発生量が減少し、それに伴って位相の変化量が小さくなっているためであると考えられる。   As shown in the graph of FIG. 3, as the thickness is reduced from the initial plate thickness (here, 9 mm), the amount of change in retardation tends to decrease. In addition, regardless of the excitation frequency, the amount of change in the phase difference tends to decrease in proportion to the decrease in the plate thickness in a substantially linear manner. This is because the current density distribution shows the same distribution tendency regardless of the plate thickness, so the amount of generation of the eddy current is reduced by the reduction of the plate thickness, and the amount of phase change is reduced accordingly. It is considered to be.

なお、100Hzを超える高周波数帯では、渦電流損(渦電流の消費電力が熱に変わり、エネルギーが散逸する現象)の影響により、検出電圧の振幅が著しく小さくなり、上記位相特性に見られたような傾向を確認することは難しい。したがって、検出電圧の振幅を、板厚検知の指標とする場合には、励磁周波数を100Hzよりも十分に低く設定する必要がある。   In the high frequency band exceeding 100 Hz, the amplitude of the detection voltage becomes extremely small due to the influence of the eddy current loss (a phenomenon in which the power consumption of the eddy current is changed to heat and energy is dissipated), and the above phase characteristics were observed. It is difficult to confirm such a tendency. Therefore, when the amplitude of the detection voltage is used as an index for detecting the plate thickness, it is necessary to set the excitation frequency sufficiently lower than 100 Hz.

以上の結果により、位相差は、検出電圧によるリフトオフ推定が容易な100Hzを超える高い周波数帯域であっても、板厚推定の指標となり得ることが分かる。つまり、リフトオフと板厚の両方の推定を、高い周波数帯域での検出電圧および位相差の測定結果を用いて行うことができる。このことは、検出電圧および位相の測定時間が短縮され、その結果として、構造物の解析の高速化が実現することを示唆している。   From the above results, it can be seen that the phase difference can be an index of plate thickness estimation even in a high frequency band exceeding 100 Hz where lift-off estimation with detected voltage is easy. That is, both the lift-off and the plate thickness can be estimated using the detection voltage and the measurement result of the phase difference in the high frequency band. This suggests that the measurement time of the detection voltage and the phase is shortened, and as a result, the analysis of the structure is speeded up.

[腐食損傷推定周波数fの設定]
腐食損傷推定周波数fは、解析対象のリフトオフを推定する場合に、第1コイル12に印加される交流電気信号の周波数である。腐食損傷推定周波数fは、解析対象の材料毎に予め設定されている。腐食損傷推定周波数fは、以下のような手順により設定される。
[Corrosion damage estimated frequency f c setting]
Corrosion damage estimated frequency f c, when estimating the lift-off to be analyzed, the frequency of the AC electric signal applied to the first coil 12. Corrosion damage estimated frequency f L is set in advance for each material to be analyzed. The corrosion damage estimated frequency f c is set by the following procedure.

はじめに、リフトオフLと板厚tをパラメータとして変化させたときの検出信号データを集める。データベースとして必要な板厚・リフトオフ信号強度比(TL信号強度比)を得るため、下記(1)、(2)式で示す板厚信号強度ΔWCとリフトオフ信号強度ΔWCを求める。 First, detection signal data when changing the lift-off L and the plate thickness t as parameters are collected. In order to obtain a necessary plate thickness / lift-off signal strength ratio (TL signal strength ratio) as a database, a plate thickness signal strength ΔWC t and a lift-off signal strength ΔWC L represented by the following equations (1) and (2) are obtained.

Figure 2019128161
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Figure 2019128161
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WCは、第1コイル12に印加する交流電気信号の周波数を連続的に変化させ、解析対象Tにおける渦電流により発生した磁界により、第2コイル13に発生した電圧に応じた時系列の電気的状態量を、ウェーブレット変換して得られたウェーブレット係数を示す。初期状態の板厚tを9mmとし、リフトオフLを0mmとしている。 The WC continuously changes the frequency of the AC electrical signal applied to the first coil 12, and a time-series electrical signal corresponding to the voltage generated in the second coil 13 by the magnetic field generated by the eddy current in the analysis target T. The state quantities are shown by wavelet coefficients obtained by wavelet transform. The plate thickness t 0 in the initial state is 9 mm, and the lift off L 0 is 0 mm.

得られたウェーブレット係数と周波数との関係を求め、周波数に対するウェーブレット係数の変化率に基づいて、腐食損傷周波数fを決定する。 The resulting obtained relation between wavelet coefficients and frequency, based on the rate of change of the wavelet coefficient for the frequency, to determine the corrosion damage frequency f c.

図4(a)は、リフトオフが0.3mm増加した場合のリフトオフ信号強度ΔWCと、周波数との関係を示すグラフである。図4(b)は、板厚9mmを基準とした板厚信号強度ΔWCと、リフトオフ0mmを基準としたリフトオフ信号強度ΔWCとの比であるTL信号強度比(ΔWC/ΔWC)と、周波数との関係を示すグラフである。 4 (a) is a graph showing the lift-off signal intensity .DELTA.WC L when lift-off increases 0.3 mm, the relationship between the frequency. FIG. 4 (b), and the plate thickness signal strength .DELTA.WC t relative to the plate thickness 9 mm, TL signal intensity ratio is the ratio between the lift-off signal intensity .DELTA.WC L relative to the lift-off 0mm and (ΔWC t / ΔWC L) , And a graph showing the relationship with frequency.

図4(a)のグラフから、リフトオフ信号強度は低周波数側から徐々に増加し、500Hz付近でピークを示した後は減少していることが確認できる。また、図4(b)のグラフからは、周波数が上がるにつれてTL信号強度比の減少する傾向が見られ、高周波数側で検出される信号は、ほとんどがリフトオフに起因する信号であることを確認することができる。   From the graph of FIG. 4A, it can be confirmed that the lift-off signal intensity gradually increases from the low frequency side and decreases after exhibiting a peak at around 500 Hz. Also, from the graph in FIG. 4 (b), it can be seen that the TL signal intensity ratio tends to decrease as the frequency rises, and it is confirmed that the signals detected on the high frequency side are mostly signals due to lift off. can do.

[リフトオフおよび板厚の推定]
選択した腐食損傷推定周波数による正弦波を、交流電気信号としてキャリブレーション用の試験体に入力し、検出電圧の振幅を指標としたリフトオフ推定曲線と、位相差を指標とした板厚推定曲線を算出する。
[Estimation of lift off and thickness]
A sine wave at the selected estimated corrosion damage frequency is input to the test specimen for calibration as an AC electrical signal, and a lift-off estimation curve using the detected voltage amplitude as an index and a plate thickness estimation curve using the phase difference as an index are calculated. To do.

図5は、腐食損傷推定周波数fを100Hzとした場合に得られる、検出電圧とリフトオフ関係を示すグラフである。グラフの横軸がリフトオフ(mm)を示し、縦軸が検出電圧(V)を示している。ここでは、板厚を6mm、7mm、8mm、9mmとした場合について4点ずつプロットしているが、板厚の違いによるプロットのずれは見られない。板厚の大きさによらず、リフトオフの増加に伴って検出電圧が単調に減少する傾向を確認することができる。 Figure 5 is obtained when the corrosion damage estimated frequency f c and a 100 Hz, is a graph showing the detected voltage and lift-off relationship. The horizontal axis of the graph indicates liftoff (mm), and the vertical axis indicates detection voltage (V). Here, although four points are plotted for each of the cases where the plate thickness is 6 mm, 7 mm, 8 mm, and 9 mm, deviation of the plot due to the difference in plate thickness is not seen. Regardless of the thickness of the plate, it is possible to confirm a tendency that the detection voltage monotonously decreases as the lift-off increases.

検出電圧は、ウェーブレット変換を適用せずに得られたものであっても、図5に示すように、板厚によらず、ウェーブレット変換を適用した場合と同様の傾向を示すことが分かっており、リフトオフ推定の指標とすることができる。図5のグラフにおいて、板厚ごとにプロットした4点を結ぶ曲線は、いずれも指数関数で近似することが可能であり、この近似曲線をリフトオフ推定曲線とする。   Even if the detection voltage is obtained without applying the wavelet transform, as shown in FIG. 5, it is known that the same tendency as in the case of applying the wavelet transform is shown regardless of the plate thickness. , Can be an indicator of liftoff estimation. In the graph of FIG. 5, any curve connecting four points plotted for each plate thickness can be approximated by an exponential function, and this approximate curve is taken as a lift-off estimation curve.

図6は、腐食損傷推定周波数fを100Hzとした場合に得られる、位相差と板厚の関係を示すグラフである。グラフの横軸が板厚(mm)を示し、縦軸が位相差(°)を示している。図6(a)〜(d)は、それぞれリフトオフを0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mmとした場合に対応している。リフトオフの大きさによらず、板厚の増加に伴って位相差が単調に減少する傾向を確認することができる。 Figure 6 is obtained when the corrosion damage estimated frequency f c and a 100 Hz, is a graph showing the phase difference and the thickness of the relationship. The horizontal axis of the graph indicates the plate thickness (mm), and the vertical axis indicates the phase difference (°). 6A to 6D correspond to cases where the lift-off is 0 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, and 0.3 mm, respectively. Regardless of the size of the lift-off, it can be confirmed that the phase difference monotonously decreases as the plate thickness increases.

図6(a)〜(d)の各グラフにおいて、プロットした4点を結ぶ曲線は、いずれも線形補間による多直線近似を行うことが可能であり、この近似曲線を板厚推定曲線とする。この板厚推定曲線は、周波数だけでなく、リフトオフによっても変化することから、近似直線の係数をリフトオフの関数として設定し、リフトオフ推定によって得られた値を用いて板厚推定曲線を算出する。   In each of the graphs of FIGS. 6A to 6D, it is possible to perform multilinear approximation by linear interpolation in any of the curves connecting the four plotted points, and this approximate curve is taken as a plate thickness estimation curve. Since this thickness estimation curve changes not only with frequency but also with lift-off, the coefficient of the approximate straight line is set as a function of lift-off, and the thickness estimation curve is calculated using the value obtained by lift-off estimation.

計測対象の構造物に対し、腐食損傷推定周波数による正弦波を与え、得られた検出電圧の値に対応するリフトオフの値を、リフトオフ推定曲線から推定し、また、得られた位相差の値に対応する板厚の値を、板厚推定曲線から推定する。リフトオフ推定曲線と板厚推定曲線のデータベースは、計測対象ごとに得ることが好ましいが、同じ鋼種の材料からなる構造物について計測する場合には、同じデータベースを援用することができる。   For the structure to be measured, a sine wave with the corrosion damage estimation frequency is given, the liftoff value corresponding to the value of the detected voltage obtained is estimated from the liftoff estimation curve, and the obtained phase difference value is used. The corresponding thickness values are estimated from the thickness estimation curve. The database of lift-off estimation curve and plate thickness estimation curve is preferably obtained for each measurement object, but the same database can be used when measuring a structure made of materials of the same steel type.

以上で説明した通り、本実施形態に係る解析方法では、構造物の板厚の推定に、入力電流と出力電圧との位相差を指標として用いる。この位相差は、図3で示したように、励磁周波数が100Hz程度の高い周波数帯の信号であっても、十分に検知することが可能である。   As described above, in the analysis method according to the present embodiment, the phase difference between the input current and the output voltage is used as an index for estimating the plate thickness of the structure. As shown in FIG. 3, this phase difference can be sufficiently detected even if the excitation frequency is a signal in a high frequency band of about 100 Hz.

したがって、板厚の測定をリフトオフと同様に高周波数帯で行うことが可能であり、低周波数帯で測定する場合に比べて測定時間を短縮することができ、解析対象の特性を高速で解析することができる。1箇所での測定時間を短縮することにより、多数の箇所での測定、同じ箇所での繰り返し測定等を行うことが可能となるため、測定精度の向上させた正確な解析を行うことができる。また、板厚とリフトオフの測定を、同じ周波数帯で行うことができるため、別々の周波数帯で行う場合に比べて、解析を簡易化することができる。なお、板厚については、出力電圧の振幅、入力電流と出力電圧との位相差のいずれからも推定可能であるため、両方から推定を行うことにより、測定結果の妥当性を確認することができる。   Therefore, it is possible to measure the plate thickness in the high frequency band in the same way as lift-off, shorten the measurement time compared to the measurement in the low frequency band, and analyze the characteristics of the analysis target at high speed. be able to. By shortening the measurement time at one location, it becomes possible to perform measurement at a number of locations, repeat measurement at the same location, and the like, so that accurate analysis with improved measurement accuracy can be performed. Moreover, since the thickness and the lift-off can be measured in the same frequency band, the analysis can be simplified as compared with the case where they are performed in different frequency bands. The plate thickness can be estimated from both the amplitude of the output voltage and the phase difference between the input current and the output voltage. Therefore, the validity of the measurement result can be confirmed by estimating from both. .

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the effects of the present invention will be made more apparent by examples. The present invention is not limited to the following examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist of the invention.

(実施例1)
本発明の解析方法を用いて、試験体のリフトオフおよび板厚を推定する試験を行った。試験体として、腐食による減肉を想定し、1方向において、板厚が9mm〜6mmまで断続的に1mmずつ減少するように構成された、階段状の鋼板を用いた。測定手段の第1コイル、第2コイルとしては、それぞれ、巻き数が400、直径が16.4mm、高さが3.7mmのものを用いた。
Example 1
Using the analysis method of the present invention, tests were performed to estimate the lift-off and thickness of the specimen. As a test body, a staircase-like steel plate was used, which was assumed to be thinned by corrosion, and the thickness was intermittently reduced by 1 mm from 9 mm to 6 mm in one direction. As the first coil and the second coil of the measuring means, those having a winding number of 400, a diameter of 16.4 mm, and a height of 3.7 mm were used.

厚さ0.1mmのプラスティック製の隙間ゲージを、試験体と第2コイルとの間に挟むことによって、リフトオフを形成した。リフトオフの大きさは、挟む隙間ゲージの厚さで調整した。   A lift-off was formed by sandwiching a 0.1 mm thick plastic gap gauge between the specimen and the second coil. The size of the lift-off was adjusted by the thickness of the sandwiching gap gauge.

(励磁周波数の選択)
試験体の板厚9mm、8mm、7mm、6mmの各部分に対し、それぞれリフトオフを0mmから0.3mmまで変化させた場合の検出信号を、スイープ波により取得した。スイープ波を入力することにより、様々な周波数帯を個別に見ることができるため、透磁率や渦電流損等の影響の確認が可能であることが、利点として挙げられる。シミュレーションによる解析結果を考慮し、高精度なデータベースを取得するために、10Hz〜500Hzまで変化するログスイープ波を500秒かけて発生させた。
(Selection of excitation frequency)
A detection signal obtained by changing the lift-off from 0 mm to 0.3 mm for each part of the test specimen having a thickness of 9 mm, 8 mm, 7 mm, and 6 mm was obtained by a sweep wave. By inputting a sweep wave, various frequency bands can be individually viewed, and therefore it is possible to confirm the influence of magnetic permeability, eddy current loss, and the like. In consideration of the analysis result by simulation, a log sweep wave varying from 10 Hz to 500 Hz was generated over 500 seconds in order to obtain a highly accurate database.

図7(a)は、板厚を9mmとし、リフトオフを0mmとした場合のリフトオフ信号強度ΔWCと周波数との関係を示すグラフである。グラフの横軸が周波数(Hz)を示し、縦軸がリフトオフ信号強度ΔWCを示している。リフトオフ信号強度ΔWCが特定の周波数(ここでは約100Hz)でピークを有する点で、図4(a)の解析結果と同様の傾向が見られる。 7 (a) is the plate thickness and 9 mm, is a graph showing the relationship between the lift-off signal intensity .DELTA.WC L and frequency in a case where the lift-off and 0 mm. The horizontal axis of the graph represents the frequency (Hz), the vertical axis represents the lift-off signal intensity .DELTA.WC L. In that the lift-off signal intensity .DELTA.WC L has a peak at a specific frequency (here about 100 Hz), the same tendency as the analysis result shown in FIG. 4 (a) is observed.

図7(b)は、板厚9mmを基準とした板厚信号強度ΔWCと、リフトオフ0mmを基準としたリフトオフ信号強度ΔWCとの比であるTL信号強度比(ΔWC/ΔWC)と、周波数との関係を示すグラフである。低周波数帯では板厚信号強度の影響が大きく、高周波数帯に向かうにつれてリフトオフ信号強度の影響が大きくなっている点で、図4(b)の解析結果と同様の傾向が見られる。高周波数側での信号のがたつきは、板厚信号が渦電流損の影響を受けるため、安定していないことに起因していると考えられる。 7 (b) is a thickness signal strength .DELTA.WC t relative to the plate thickness 9 mm, TL signal intensity ratio is the ratio between the lift-off signal intensity .DELTA.WC L relative to the lift-off 0mm and (ΔWC t / ΔWC L) , And a graph showing the relationship with frequency. A tendency similar to the analysis result of FIG. 4B is seen in that the influence of the plate thickness signal intensity is large in the low frequency band, and the influence of the lift-off signal intensity becomes larger toward the high frequency band. The rattling of the signal on the high frequency side is thought to be due to the fact that the plate thickness signal is affected by eddy current loss and is not stable.

図7(a)、(b)のグラフから、TL信号強度比が十分に小さく、リフトオフ信号強度が最も大きい100Hzが、腐食損傷推定周波数として妥当であると考えられる。この結果は、上記解析において選択した腐食損傷推定周波数の値が適切であることを意味している。つまり、本発明の解析方法により、構造物の板厚とリフトオフを推定することが可能であると言える。ただし、リフトオフ信号強度、TL信号強度比は、計測対象の材質、コイルの形状や特性によって異なると考えられるため、事前にデータベースとして取得しておく必要がある。   From the graphs of FIGS. 7A and 7B, it is considered that 100 Hz, in which the TL signal strength ratio is sufficiently small and the lift-off signal strength is the largest, is appropriate as the corrosion damage estimation frequency. This result means that the value of the estimated corrosion damage frequency selected in the above analysis is appropriate. That is, it can be said that the thickness and lift-off of the structure can be estimated by the analysis method of the present invention. However, since the lift-off signal strength and the TL signal strength ratio are considered to differ depending on the material to be measured, and the shape and characteristics of the coil, they need to be acquired in advance as a database.

(データベースの取得)
励磁周波数を100Hzとし、板厚を9〜6mmの平均値としたときの第2コイルの検出電圧を測定した。図8は、その結果を示すグラフである。グラフの横軸がリフトオフ(mm)を示し、縦軸が検出電圧(V)を示している。リフトオフの増加に伴って検出電圧が単調に減少する傾向が見られる。図5のシミュレーションによる解析結果は、この結果と同様であり、その妥当性を確認することができる。つまり、上述した本発明の解析方法により、計測対象のリフトオフの推定が可能であることが確かめられる。
(Get database)
The detection voltage of the second coil was measured when the excitation frequency was 100 Hz and the plate thickness was an average value of 9 to 6 mm. FIG. 8 is a graph showing the result. The horizontal axis of the graph indicates liftoff (mm), and the vertical axis indicates detection voltage (V). As the lift-off increases, the detected voltage tends to decrease monotonously. The analysis result by the simulation in FIG. 5 is similar to this result, and its validity can be confirmed. That is, it is confirmed that the lift-off of the measurement target can be estimated by the analysis method of the present invention described above.

励磁周波数を100Hzとし、リフトオフを0(mm)、0.1(mm)、0.2(mm)、0.3(mm)とし、第1コイルへの入力電流と第2コイルからの出力電圧との位相差を測定した。図9は、その結果を示すグラフである。グラフの横軸が板厚(mm)を示し、縦軸が位相差(°)を示している。板厚の減少に伴って位相差が単調に減少する傾向が見られる。図6のシミュレーションによる解析結果は、この結果と同様であり、その妥当性を確認することができる。つまり、上述した本発明の解析方法により、計測対象の板厚の推定が可能であることが確かめられる。   The excitation frequency is 100 Hz, the lift-off is 0 (mm), 0.1 (mm), 0.2 (mm), 0.3 (mm), the input current to the first coil and the output voltage from the second coil The phase difference with was measured. FIG. 9 is a graph showing the result. The horizontal axis of the graph indicates the plate thickness (mm), and the vertical axis indicates the phase difference (°). The phase difference tends to monotonously decrease as the thickness decreases. The analysis result by the simulation of FIG. 6 is the same as this result, and its validity can be confirmed. That is, it is confirmed that the plate thickness of the measurement target can be estimated by the analysis method of the present invention described above.

(計測対象のリフトオフおよび板厚の推定)
計測対象の構造物Tとして、腐食損傷を有する鋼板(腐食試験体)を準備し、鋼板上の3箇所P、P、Pを計測点とし、各計測点にプローブを直置きして計測を行った。図8、9に示すリフトオフ推定曲線、板厚推定曲線をデータベースとし、構造物Tのリフトオフおよび板厚を、上述した実施形態の手順で推定した。すなわち、解析装置1において、第1コイル12に対し、1A、100Hzの入力電流を流し、第2コイル13からの出力される電圧を測定し、この電圧に対応するリフトオフを、図8のリフトオフ推定曲線から推定した。さらに、入力電流と出力電圧との位相差を測定し、この位相差に対応する板厚を、図9の板厚推定曲線から推定した。
(Estimation of lift-off and plate thickness for measurement)
Prepare a steel plate (corrosion test specimen) having corrosion damage as the structure T to be measured, and set three points P 1 , P 2 , P 3 on the steel plate as measurement points, and directly place a probe at each measurement point. Measurement was performed. The liftoff estimation curve and the plate thickness estimation curve shown in FIGS. 8 and 9 were used as a database, and the liftoff and plate thickness of the structure T were estimated by the procedure of the above-described embodiment. That is, in the analysis apparatus 1, an input current of 1 A, 100 Hz is passed through the first coil 12, the voltage output from the second coil 13 is measured, and the lift-off corresponding to this voltage is estimated as the lift-off in FIG. Estimated from the curve. Further, the phase difference between the input current and the output voltage was measured, and the plate thickness corresponding to this phase difference was estimated from the plate thickness estimation curve of FIG.

(比較例1)
鋼板上の3箇所P、P、Pを計測点とし、各計測点にプローブを直置きして計測を行った。また、さび層は除去せず、レーザー変位計を用いて鋼板の裏面形状を計測し、腐食による減肉として評価した。本発明でリフトオフとしているさび厚は、膜厚計を用いて計測した。レーザー変位計と膜厚計による計測結果から、鋼板のさび厚と残存板厚を算出した。ただし、レーザー変位計での計測はさび層も含めた値であるため、さび層分の厚さを差し引いた。実施例1と比較するため、算出した残存板厚は、計測点を中心に、渦電流の影響範囲であるコイルと重なる部分と同程度の面積で、平均化した値となっている。
(Comparative example 1)
Measurement was performed by directly placing a probe at each measurement point with three points P 1 , P 2 and P 3 on the steel plate as measurement points. Further, the rust layer was not removed, and the shape of the back surface of the steel sheet was measured using a laser displacement meter and evaluated as a thinning due to corrosion. The rust thickness, which is considered as lift-off in the present invention, was measured using a film thickness meter. From the measurement results by the laser displacement gauge and the film thickness gauge, the rust thickness and the remaining thickness of the steel plate were calculated. However, since the measurement with the laser displacement meter includes the rust layer, the thickness of the rust layer was subtracted. For comparison with Example 1, the calculated residual plate thickness is an averaged value in the same area as the overlapping portion of the coil which is the influence range of the eddy current, with the measurement point as the center.

(比較例2)
解析装置1において、第1コイルに対し、1A、100Hzの入力電流を流し、第2コイルからの出力される電圧を測定し、この電圧に対応するリフトオフを、データベースとして準備したリフトオフ推定曲線から推定した。さらに、解析装置1において、第1コイル12に対し、1A、10Hzの入力電流を流し、第2コイル13からの出力される電圧を測定し、この電圧に対応する板厚を、データベースとして準備した板厚推定曲線から推定した。
(Comparative example 2)
In the analysis apparatus 1, an input current of 1 A, 100 Hz is supplied to the first coil, a voltage output from the second coil is measured, and a lift-off corresponding to this voltage is estimated from a lift-off estimation curve prepared as a database. did. Furthermore, in the analyzer 1, an input current of 1 A, 10 Hz was supplied to the first coil 12, the voltage output from the second coil 13 was measured, and the plate thickness corresponding to this voltage was prepared as a database. It was estimated from the plate thickness estimation curve.

図10(a)は、上述した実施例1、比較例1、2で得られたリフトオフの大きさを比較するグラフである。グラフの横軸は鋼板上の位置を示し、縦軸はリフトオフ(mm)を示している。実施例1でのリフトオフ推定は、ウェーブレット変換を適用しない生の検出電圧を指標としており、その結果を用いて位相差を指標として板厚推定を行っている。実施例1の解析では、得られた生の検出電圧データを用いて評価していること、ノイズの影響が少ない周波数領域で評価していることから、比較例2の解析に比べて、比較例1の実測に対する誤差の低減が認められる。なお、実施例1の計測値は、データベースを用いて算出しているため、膜厚計の計測精度に合わせた値とした。   FIG. 10A is a graph comparing the lift-off magnitudes obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above. The horizontal axis of the graph indicates the position on the steel plate, and the vertical axis indicates the lift-off (mm). The lift-off estimation in the first embodiment uses a raw detection voltage to which the wavelet transform is not applied as an index, and uses the result to perform plate thickness estimation using the phase difference as an index. In the analysis of the first embodiment, evaluation is performed using the obtained raw detection voltage data, and evaluation is performed in the frequency region where the influence of noise is small. Therefore, compared with the analysis of the comparative example 2, the comparative example A reduction in the error relative to the actual measurement of 1 is observed. In addition, since the measured value of Example 1 was calculated using the database, it was set as the value according to the measurement accuracy of the film thickness meter.

図10(b)は、上述した実施例1、比較例1、2で得られた板厚の大きさを比較するグラフである。グラフの横軸は鋼板上の位置を示し、縦軸は板厚(mm)を示している。実施例1の板厚推定においても、比較例2の実測結果に対する各計測点誤差が、5%以下の精度で算出可能であることが確認できる。実施例1の板厚推定曲線は、得られたリフトオフの値から算出しており、検出電圧をそのまま用いたことによってリフトオフ誤差が低減したことも、板厚推定精度の向上に良い影響を与えたと考えられる。   FIG. 10B is a graph comparing the thicknesses obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above. The horizontal axis of the graph indicates the position on the steel plate, and the vertical axis indicates the plate thickness (mm). Also in the plate thickness estimation of Example 1, it can be confirmed that each measurement point error with respect to the actual measurement result of Comparative Example 2 can be calculated with an accuracy of 5% or less. The plate thickness estimation curve of Example 1 is calculated from the obtained lift-off value, and the fact that the lift-off error is reduced by using the detected voltage as it is also has a positive effect on the improvement of the plate thickness estimation accuracy. Conceivable.

以上により、位相特性を利用した実施例1の解析方法により、腐食した鋼部材のさび厚(リフトオフ)、残存板厚を、実験的に評価可能であることが示された。比較例2の解析方法では、2つの異なる周波数を用いる必要があったが、実施例1の解析方法によれば、1つの周波数のみでさび厚と残存板厚の2つの腐食損傷情報を得られることが確認された。実際に、最大誤差は5%程度、1点当たりの計測時間は10秒程度であり、精度向上や計測時間の短縮による計測の省力化を実現することができた。   From the above, it was shown that the rust thickness (lift-off) and the remaining thickness of the corroded steel member can be evaluated experimentally by the analysis method of Example 1 utilizing the phase characteristics. In the analysis method of Comparative Example 2, it was necessary to use two different frequencies, but according to the analysis method of Example 1, two corrosion damage information of rust thickness and residual plate thickness can be obtained with only one frequency. That was confirmed. In fact, the maximum error was about 5%, and the measurement time per point was about 10 seconds, and it was possible to realize labor savings in measurement by improving the accuracy and shortening the measurement time.

1・・・解析装置
10・・・制御部
11・・・電源部
12・・・第1コイル
13・・・第2コイル
14・・・検出部
15・・・演算部
16・・・記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Analysis apparatus 10 ... Control part 11 ... Power supply part 12 ... 1st coil 13 ... 2nd coil 14 ... Detection part 15 ... Calculation part 16 ... Memory | storage part

Claims (8)

所定の周波数の交流電気信号を第1コイルに印加して解析対象を励磁し、前記解析対象に渦電流を生成し、
前記渦電流により発生した磁界により、第2コイルに発生した電圧の振幅に応じた第1電気的状態量、および前記交流電気信号と前記電圧との位相差に応じた第2電気的状態量を求め、
前記第1電気的状態量および前記第2電気的状態量に基づいて、前記解析対象の厚さ方向の特性を解析する、解析方法。
Applying an alternating electrical signal of a predetermined frequency to the first coil to excite the analysis object, generating an eddy current in the analysis object;
The first electric state quantity according to the amplitude of the voltage generated in the second coil by the magnetic field generated by the eddy current, and the second electric state quantity according to the phase difference between the AC electric signal and the voltage Seeking
An analysis method for analyzing characteristics in the thickness direction of the analysis object based on the first electrical state quantity and the second electrical state quantity.
前記第1電気的状態量および前記第2電気的状態量と、参照データとを比較することにより、前記解析対象の厚さ方向の特性を解析する、請求項1に記載の解析方法。   The analysis method according to claim 1, wherein the characteristics in the thickness direction of the analysis target are analyzed by comparing the first electric state quantity and the second electric state quantity with reference data. 前記第1電気的状態量に基づいて、前記解析対象のリフトオフを測定し、前記第2電気的状態量に基づいて、前記解析対象の板厚を測定する、請求項1または2に記載の解析方法。   The analysis according to claim 1 or 2, wherein the liftoff of the analysis target is measured based on the first electric state quantity, and the plate thickness of the analysis target is measured based on the second electric state quantity. Method. 前記第1コイルに印加する交流電気信号の周波数を連続的に変化させ、前記解析対象における渦電流により発生した磁界により、前記第2コイルに発生した電圧に応じた時系列の電気的状態量を測定する、請求項1または2に記載の解析方法。   The frequency of an alternating current electrical signal applied to the first coil is continuously changed, and a time-series amount of electric state quantity according to a voltage generated in the second coil is generated by a magnetic field generated by an eddy current in the analysis object. The analysis method of Claim 1 or 2 which measures. 前記時系列の電気的状態量をウェーブレット変換することによって得られるウェーブレット係数と前記周波数との関係を求め、前記周波数に対する前記ウェーブレット係数の変化率に基づいて、前記所定の周波数を決定する、請求項4に記載の解析方法。   The relationship between the frequency and the wavelet coefficient obtained by wavelet transformation of the time-series electric state quantities is determined, and the predetermined frequency is determined based on the rate of change of the wavelet coefficient with respect to the frequency. The analysis method described in 4. 前記時系列の電気的状態量に基づいて、前記解析対象の厚さ方向の構造を走査する、請求項4または5に記載の解析方法。   The analysis method according to claim 4, wherein a structure in the thickness direction of the analysis target is scanned based on the time-series electrical state quantity. コンピュータに、解析対象の厚さ方向の特性を解析させる解析プログラムであって、
所定の周波数の交流電気信号を第1コイルに印加して前記解析対象を励磁させて、前記解析対象に渦電流を生成させ、前記渦電流により発生した磁界により第2コイルに電圧を発生させ、
前記電圧の振幅に基づいて測定される第1電気的状態量、および、前記交流電気信号と前記電圧との位相差に基づいて測定される第2電気的状態量、に基づいて行う、解析プログラム。
An analysis program that causes a computer to analyze the characteristics in the thickness direction of the analysis target,
Applying an alternating electrical signal of a predetermined frequency to the first coil to excite the analysis target, generating an eddy current in the analysis target, generating a voltage in the second coil by a magnetic field generated by the eddy current,
An analysis program performed based on a first amount of electric state measured based on the amplitude of the voltage and a second amount of electric state measured based on a phase difference between the AC electric signal and the voltage .
交流電流が流れることにより解析対象に印加する磁界を生成する第1コイルと、
前記解析対象に発生する渦電流に応じて電圧を生成する第2コイルと、
所定の周波数の交流電気信号を前記第1コイルに印加する電源部と、
前記電源部により生成される前記交流電気信号の周波数を制御する制御部と、
前記第2コイルにおいて検出された前記電圧の振幅に基づく第1電気的状態量、前記電圧と前記交流電気信号との位相差に基づく第2電気的状態量、に基づいて前記解析対象の厚さ方向の特性を解析する解析部と、を備える解析装置。
A first coil that generates a magnetic field to be applied to an analysis object by flowing an alternating current;
A second coil that generates a voltage according to the eddy current generated in the analysis target;
A power supply unit for applying an alternating current electrical signal of a predetermined frequency to the first coil;
A control unit that controls the frequency of the alternating current electrical signal generated by the power supply unit;
A thickness of the analysis target based on a first amount of electric state based on the amplitude of the voltage detected in the second coil, and a second amount of electric state based on a phase difference between the voltage and the AC electric signal An analysis device comprising: an analysis unit that analyzes characteristics of directions.
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