JP2023081583A - 厚さ測定装置及び厚さ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の温度を用いて厚さの測定精度を向上させる。【解決手段】厚さ測定装置１００は、励磁コイル１１を介して対象物９に渦電流を誘起させる励磁部７７と、対象物９の渦電流を検出コイル１２（検出センサ）を介して検出する検出部７８と、対象物９の温度を取得する温度取得部７９と、検出部７８によって検出された渦電流の継続時間を、温度に対する継続時間の関係を示す近似式及び温度取得部７９によって取得された温度を用いて補正する補正部８６と、補正部８６によって補正された継続時間に基づいて対象物９の厚さを求める厚さ導出部８４と、対象物９の異なる温度における複数の渦電流を含む参照データに基づいて近似式を求めると共に、近似式を求める際の条件を切り替え可能に構成されている近似部８５とを備える。【選択図】図３

Description

ここに開示された技術は、厚さ測定装置及び厚さ測定方法に関する。

従来より、渦電流を用いた測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、渦電流を用いて対象物の探傷を行う測定装置が開示されている。特許文献１の測定装置は、透磁率等の温度依存性を考慮して、対象物の温度に基づいて検出信号等を補正している。

特開昭５８－１０２１５０号公報

ところで、渦電流を用いた測定装置には、対象物の厚さを測定する厚さ測定装置がある。このような厚さ測定装置においても、特許文献１の測定装置のように、対象物の温度を考慮することによって測定精度を向上させることができる。しかしながら、対象物の温度をどのように用いるかなど、測定精度の向上にはまだまだ改善の余地がある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、対象物の厚さ測定において対象物の温度を用いて測定精度を向上させることにある。

ここに開示された厚さ測定装置は、励磁コイルを介して対象物に渦電流を誘起させる励磁部と、前記対象物の前記渦電流を検出センサを介して検出する検出部と、前記対象物の温度を取得する温度取得部と、前記検出部によって検出された前記渦電流の継続時間を、前記温度に対する前記継続時間の関係を示す近似式及び前記温度取得部によって取得された前記温度を用いて補正する補正部と、前記補正部によって補正された前記継続時間に基づいて前記対象物の厚さを求める厚さ導出部と、前記対象物の異なる温度における複数の前記渦電流を含む参照データに基づいて前記近似式を求めると共に、前記近似式を求める際の条件を切り替え可能に構成されている近似部とを備える。

ここに開示された厚さ測定方法は、励磁コイルを介して対象物に渦電流を誘起させることと、前記対象物の前記渦電流を検出センサを介して検出することと、前記対象物の温度を取得することと、検出された前記渦電流の継続時間を、前記温度に対する前記継続時間の関係を示す近似式及び取得された前記温度を用いて補正することと、補正された前記継続時間に基づいて前記対象物の厚さを求めることとを含み、前記近似式は、前記対象物の異なる温度における複数の前記渦電流を含む参照データに基づいて求められ、前記近似式を求める際の条件は、切り替え可能になっている。

前記厚さ測定装置によれば、対象物の温度を用いて厚さの測定精度を向上させることができる。

前記厚さ測定方法によれば、対象物の温度を用いて厚さの測定精度を向上させることができる。

図１は、厚さ測定装置のブロック図である。 図２は、処理装置の制御部の制御系統の構成を示すブロック図である。 図３は、演算装置の制御部の制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は、渦電流に対応する電圧信号Ｖ（ｔ）の時間変化を示すグラフである。 図５は、厚さ測定のフローチャートである。 図６は、参照データを収集するデータ収集のサブルーチンのフローチャートである。 図７は、近似式作成のサブルーチンのフローチャートである。 図８は、継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴを表すグラフである。 図９は、継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴの別の例を表すグラフである。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、厚さ測定装置１００のブロック図である。厚さ測定装置１００は、パルス渦電流探傷（ＰＥＣ:Pulsed Eddy Current）によって対象物９の厚さを測定する。厚さ測定装置１００は、プローブ１を制御する処理装置７と対象物９の厚さを求める演算装置８とを備えている。例えば、対象物９は、蒸気又はドレンが流通する金属製の配管である。配管は、円管状に形成されている。

プローブ１は、対象物９に渦電流を発生させ且つ発生した渦電流を検出するために用いられる。プローブ１は、非接触型のプローブであり、対象物９に近接して配置される。尚、「非接触型」とは、非接触でも使用可能であることを意味し、接触状態での使用を除外するものではない。プローブ１は、対象物９の表面に対向するように設置される。例えば、プローブ１は、断熱性を有するスペーサ（図示省略）を介して対象物９に設置される。

プローブ１は、変動磁場を形成することによって対象物９に渦電流を発生させる。また、プローブ１は、対象物９に発生した渦電流の変化を誘導電圧として検出する。具体的には、プローブ１は、励磁電流による磁束で対象物９に渦電流を誘起させる励磁コイル１１と、対象物９の渦電流を検出する検出コイル１２とを備える。プローブ１は、励磁コイル１１によって対象物９に渦電流を誘起させ、誘起した渦電流を検出コイル１２で検出する。

それに加えて、プローブ１は、対象物９の温度を検出する温度センサ１５をさらに備え、温度センサ１５によって対象物９の温度を検出する。さらに、プローブ１は、励磁コイル１１、検出コイル１２及び温度センサ１５を収容するケーシングをさらに備えていてもよい。検出コイル１２は、検出センサの一例である。

図１の例では、励磁コイル１１の軸心と検出コイル１２の軸心とが一直線状になるように、励磁コイル１１と検出コイル１２とが配列されている。このとき、検出コイル１２の方が対象物９の近くに配置されている。プローブ１は、励磁コイル１１及び検出コイル１２を複数組有していてもよい。図１では、プローブ１は、２組の励磁コイル１１及び検出コイル１２を有している。

さらに、プローブ１は、励磁コイル１１及び検出コイル１２に挿入されたコア１３を備えていてもよい。コア１３は、全体として概ねＵ字状に形成されている。より詳しくは、コア１３は、パーマロイで形成された、概ねＵ字状の複数の薄板が積層されて形成されている。コア１３の一方の端部における直線状の部分は、一方の組の励磁コイル１１及び検出コイル１２に挿入されている。コア１３の他方の端部における直線状の部分は、他方の組の励磁コイル１１及び検出コイル１２に挿入されている。コア１３は、２組の励磁コイル１１及び検出コイル１２を磁気的に接続している。

励磁コイル１１は、電流が印加されることによって、その軸心の方向に磁場を形成する。一方の励磁コイル１１と他方の励磁コイル１１とは、軸心の方向において互いに反対向きの磁場を形成するように電流が印加される。その結果、コア１３には、コア１３の長手方向に沿った磁場が形成される。すなわち、コア１３の一方の端部がＮ極となるときには、コア１３の他方の端部はＳ極となる。逆に、コア１３の一方の端部がＳ極となるときには、コア１３の他方の端部はＮ極となる。例えば、一方の励磁コイル１１から対象物９へ向かって磁束が発生し、対象物９から他方の励磁コイル１１へ向かって磁束が発生する。詳しくは、一方の励磁コイル１１から発せられる大部分の磁束は、一方の励磁コイル１１の軸心の方向に出て対象物９内へ入り、対象物９内を略円弧状に通過し、他方の励磁コイル１１の軸心の方向へ向かい他方の励磁コイル１１に入っていく。励磁コイル１１に印加する電流を変動させることによって、対象物９に発生する磁場が変動し、対象物９に渦電流が発生する。

一方、対象物９のうち検出コイル１２の近傍の部分に発生した渦電流によって、検出コイル１２を貫通する磁束が形成される。検出コイル１２を貫通する磁束が変化すると、検出コイル１２に誘導起電力が発生する。検出コイル１２は、この誘導起電力を検出することによって、対象物９の渦電流を検出する。つまり、検出コイル１２によって誘導起電力を検出することを、渦電流を検出するともいう。

温度センサ１５は、例えば、熱電対である。

処理装置７は、プローブ１を用いて、対象物９に渦電流を発生させ且つ発生した渦電流を検出すると共にそのときの対象物９の温度を取得する。演算装置８は、処理装置７によって検出された渦電流の継続時間（詳しくは後述するが、渦電流が急激に減衰するまでの時間）に基づいて対象物９の厚さを求める。それに加えて、演算装置８は、対象物９の厚さを求める際に用いる継続時間を対象物９の温度に基づいて補正する。

処理装置７は、送信部７１と受信部７２と検温部７３と通信部７４と制御部７５と記憶部７６とを有している。

送信部７１は、励磁コイル１１にパルス状の励磁電流を印加する。送信部７１は、パルス発生器７１ａと送信アンプ７１ｂとを有している。パルス発生器７１ａは、制御部７５からの指令に基づいてパルス信号を発生する。送信アンプ７１ｂは、パルス発生器７１ａからのパルス信号を増幅して、励磁電流として励磁コイル１１へ出力する。

受信部７２は、対象物９の渦電流に応じて検出コイル１２に発生する誘導起電力を受信する。受信部７２は、検出コイル１２に発生する電圧が入力され、該電圧を増幅する受信アンプ７２ａを少なくとも有している。受信部７２は、電圧信号にフィルタ処理を施すフィルタをさらに有していてもよい。

検温部７３は、温度センサ１５の出力が入力される。検温部７３は、温度センサ１５の検出信号が入力され、該検出信号を増幅する受信アンプを有していてもよい。

通信部７４は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部７４は、受信部７２によって検出された電圧信号（即ち、検出信号）及び検温部７３によって検出された検出信号を演算装置８に送信する。

制御部７５は、処理装置７の全体を制御する。制御部７５は、各種の演算処理を行う。例えば、制御部７５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部７５は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、システムＬＳＩ等で形成されていてもよい。

例えば、制御部７５は、送信部７１に所定期間だけ励磁電流を出力させる一方、励磁電流の出力停止後に受信部７２を介して検出信号を取得する。制御部７５は、受信部７２による検出信号を取得するタイミングで、検温部７３による検出信号も取得する。制御部７５は、受信部７２及び検温部７３からの検出信号を記憶部７６に記憶させ、記憶部７６に記憶された検出信号を通信部７４を介して演算装置８に適宜、送信する。

記憶部７６は、制御部７５で実行されるプログラム及び各種データを格納している。例えば、記憶部７６は、制御プログラムが格納されている。記憶部７６は、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等で形成される。

図２は、処理装置７の制御部７５の制御系統の構成を示すブロック図である。制御部７５は、記憶部７６から制御プログラムをメモリに読み出して展開することによって、各種機能を実現する。具体的には、制御部７５は、励磁コイル１１を介して対象物９に渦電流を誘起させる励磁部７７と、対象物９の渦電流を検出コイル１２を介して検出する検出部７８と、対象物９の温度を取得する温度取得部７９と、継続時間の補正のための参照データを収集するデータ収集部７１０として機能する。

励磁部７７は、送信部７１に励磁コイル１１へ励磁電流を印加させる。具体的には、励磁部７７は、パルス発生器７１ａに指令を出力し、パルス発生器７１ａにパルス信号を発生させる。その結果、励磁電流が送信アンプ７１ｂから励磁コイル１１へ印加される。

検出部７８は、対象物９の渦電流として、渦電流に対応する電圧信号を検出する。具体的には、検出部７８は、検出コイル１２の誘導起電力に対応する電圧信号を検出する。さらに詳しくは、検出部７８は、励磁コイル１１への励磁電流の印加が停止されてから所定の期間、電圧信号の検出を継続する。つまり、検出部７８は、励磁コイル１１への励磁電流の印加が停止されてからの対象物９の渦電流の計時変化（即ち、過渡変化）を検出している。検出部７８は、検出された渦電流、即ち、電圧信号を記憶部７６に保存する。以下、説明の便宜上、検出部７８によって検出された電圧信号を単に「渦電流」と称する場合がある。例えば、記憶部７６に保存された、渦電流に対応する電圧信号も単に「渦電流」と称する。

温度取得部７９は、検出部７８による電圧信号の取得時の対象物９の温度を温度センサ１５を介して取得する。温度取得部７９は、対象物９の温度を記憶部７６に保存する。

記憶部７６においては、検出部７８によって検出された渦電流と、該渦電流が検出されたときに温度取得部７９によって取得された対象物９の温度とが互いに関連づけられて記憶されている。つまり、記憶部７６には、渦電流と温度とが１つの組み合わせとして記憶されている。

データ収集部７１０は、厚さ測定のための測定データと補正のための参照データとを取得する。測定データ及び参照データの何れの場合であっても、データ収集部７１０は、励磁部７７による励磁、検出部７８による渦電流の検出及び温度取得部７９による温度の取得を行うことによって、渦電流及び温度の組み合わせデータを取得する。データ収集部７１０は、取得された渦電流及び温度を記憶部７６に保存する。データ収集部７１０は、測定データを取得する場合には、所定の測定周期ごとに渦電流及び温度の組み合わせデータを取得する。

データ収集部７１０は、参照データを取得する場合には、渦電流の継続時間の補正を行う前の所定の収集期間中に渦電流及び温度を複数組収集する。具体的には、データ収集部７１０は、励磁部７７による励磁、検出部７８による渦電流の検出及び温度取得部７９による温度の取得を複数回行うことによって、複数組の渦電流及び温度を参照データとして収集する。収集期間は、対象物９の厚さの変化が無視できる期間であり、対象物９の物性及び使用状況等によって異なる。結果として、データ収集部７１０は、対象物９の温度が異なる複数の渦電流を収集する。複数の渦電流は、対象物９の厚さの変化の影響をほとんど受けていない。収集された複数の渦電流の差異は、主として対象物９の温度に依存する。

制御部７５は、記憶部７６に保存された対象物９の渦電流及び温度を演算装置８へ通信部７４を介して送信する。

演算装置８は、コンピュータ又はコンピュータネットワーク（所謂、クラウド）で形成されている。演算装置８は、通信部８１と制御部８２と記憶部８３とを有している。

通信部８１は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部８１は、処理装置７からの信号等を受信する。

制御部８２は、演算装置８の全体を制御する。制御部８２は、各種の演算処理を行う。例えば、制御部８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで形成されている。制御部８２は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、システムＬＳＩ等で形成されていてもよい。

記憶部８３は、制御部８２で実行されるプログラム及び各種データを格納している。例えば、記憶部８３は、制御プログラムが格納されている。記憶部８３は、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等で形成される。また、記憶部８３は、処理装置７から送信される信号等を保存する。具体的には、記憶部８３は、処理装置７によって取得された対象物９の渦電流及び温度を保存する。

図３は、演算装置８の制御部８２の制御系統の構成を示すブロック図である。制御部８２は、記憶部８３から制御プログラムをメモリに読み出して展開することによって、各種機能を実現する。具体的には、制御部８２は、厚さ導出部８４と、近似部８５と、補正部８６として機能する。

厚さ導出部８４は、対象物９の渦電流の継続時間に基づいて対象物９の厚さを求める。詳しくは詳述するが、励磁コイル１１によって対象物９に誘起された渦電流は、対象物９の表面（プローブ１が対向している面）から裏面に浸透し、裏面に到達すると急激に減衰する。対象物９の渦電流の継続時間とは、渦電流が対象物９に誘起されてから急激に減衰するまでの時間である。対象物９の渦電流の継続時間は、対象物９の厚さと相関がある。

厚さ導出部８４は、処理装置７によって検出された渦電流（具体的には、電圧信号）の継続時間を求める。厚さ導出部８４は、継続時間と厚さとの相関関係に基づいて、継続時間から対象物９の厚さを求める。

近似部８５は、参照データに基づいて、対象物９の温度に対する継続時間の関係を示す近似式を求める。近似部８５は、記憶部８３に保存された参照データのうちそれぞれの渦電流の継続時間を求める。近似部８５は、複数組の継続時間及び温度に基づいて近似式を求める。

補正部８６は、前述の厚さ導出部８４による厚さの導出に用いられる継続時間を、近似式及び対象物９の温度を用いて補正する。つまり、対象物９の渦電流と該渦電流が検出されたときの対象物９の温度とが記憶部８３に保存されている。厚さ導出部８４は、記憶部８３に保存された渦電流から継続時間を求める。補正部８６は、求められた継続時間を近似式及び対象物９の温度に基づいて補正する。厚さ導出部８４は、補正された継続時間に基づいて対象物９の厚さを求める。

続いて、渦電流と対象物９の厚さとの関係について詳しく説明する。図４は、渦電流に対応する電圧信号Ｖ（ｔ）の時間変化を示すグラフである。図４のグラフは、両対数グラフである。図４において、電圧信号Ｖ０（ｔ）は、厚さｄ０を有する対象物９の電圧信号であり、電圧信号Ｖ１（ｔ）は、厚さｄ０よりも薄い厚さｄ１を有する対象物９の電圧信号である。

渦電流は、対象物９に浸透していくのに従って減衰していく。渦電流は、対象物９の表面（プローブ１が対向している面）から裏面に到達するまでの間は徐々に減衰し、裏面に到達すると急激に減衰する。電圧信号Ｖ（ｔ）も渦電流と同様の変化を示す。つまり、電圧信号Ｖ（ｔ）の過渡変化は、渦電流の過渡変化に相当する。渦電流が対象物９の裏面に達するまでの間の電圧信号Ｖ（ｔ）の変化は、両対数グラフ上では直線的（線形的）に表される。その後、電圧信号Ｖ（ｔ）は、急激に減衰していく。このように変化する電圧信号Ｖ（ｔ）は、以下の式（１）のように表される。

ここで、Ａは、受信アンプ７２ａの増幅率である。ｎは、電圧信号Ｖ（ｔ）の減衰の程度に関連する定数であり、－ｎは、両対数グラフにおける電圧信号Ｖ（ｔ）の傾きを表す。

式（１）からもわかるように、電圧信号Ｖ（ｔ）は、徐々に減衰するものの時間τまでは継続し、時間τにおいて急激に減衰する。説明の便宜上、τを「継続時間」と称する。継続時間τは、以下の式（２）で表わされる。

τ＝σμｄ^２ ・・・（２）
ここで、σは、対象物９の導電率であり、μは、対象物９の透磁率であり、ｄは、対象物９の厚さである。

つまり、継続時間τは、対象物９の厚さｄに依存して変化する。対象物９の導電率σ及び透磁率μが一定であると仮定すると、継続時間τは、対象物９の厚さｄに依存して変化する。また、継続時間τ及び厚さｄが変化しても、τ／ｄ^２は、一定である。そのため、既知の厚さｄ０に対する継続時間τ０と、未知の厚さｄｘに対する継続時間τｘとがわかれば、以下の式（３）に基づいて、未知の厚さｄｘを求めることができる。

例えば、図４において電圧信号Ｖ０（ｔ），Ｖ１（ｔ）を比較すると、厚さｄ０の対象物９の電圧信号Ｖ０（ｔ）は、継続時間τ０まで継続する。対象物９の厚さｄがｄ０からｄ１に減少すると、継続時間τは、τ０からτ１に減少する。尚、電圧信号Ｖ（ｔ）のうち両対数グラフで直線状の部分の変化態様は、式（１）からわかるように厚さｄに依存しないので、電圧信号Ｖ０（ｔ），Ｖ１（ｔ）で実質的に同じである。厚さｄ０及び継続時間τ０，τ１を式（３）に代入することによって、厚さｄ１を求めることができる。

ただし、実際の対象物９の導電率σ及び透磁率μは、温度依存性を有する。そのため、継続時間τも温度依存性を有する。例えば、炭素鋼であれば、一般的に、導電率σは、負の温度特性を有し、透磁率μは、正の温度特性を有する。例えば、導電率σ及び透磁率μの温度依存性を考慮すると、継続時間τは、以下の式（４）のように表すことができる。

ここで、α_１、α_２、β_１、β_２は、係数である。

継続時間τを式（４）におけるＴの一次の項及びＴの二次の項に対応するように補正することで、対象物９の温度に応じた補正継続時間τ’を求めることができる。

厚さ測定装置１００においては、近似部８５が、対象物９の温度に対する継続時間の関係を示す近似式を求め、補正部８６が、近似式を用いて継続時間τを補正する。続いて、厚さ導出部８４が、補正継続時間τ’に基づいて対象物９の厚さを求める。このような厚さ測定についてフローチャートを用いてさらに詳細に説明する。図５は、厚さ測定のフローチャートである。

まず、厚さ測定の準備段階として、ステップＳ１０１において、処理装置７が参照データを取集する。例えば、処理装置７は、外部からの指令を受けて、参照データの収集を実行する。具体的には、プローブ１の対象物９への設置が完了した後であって対象物９の厚さ測定を開始する前に、ユーザが演算装置８を操作して、参照データの収集の実行を入力する。処理装置７は、演算装置８を介して収集指令を受け取り、参照データの収集を開始する。尚、ユーザは、処理装置７を操作することによって、処理装置７に直接、収集の実行を入力してもよい。

参照データの収集は、図６のフローチャートに従って実行される。図６は、参照データを収集するデータ収集のサブルーチンのフローチャートである。処理装置７は、ステップＳ２０１において、収集周期が到来したか否かを判定する。収集周期は、渦電流の検出等を繰り返し実行する周期である。尚、収集周期は、測定データを取得する測定周期よりも長い。収集周期が到来していない場合には、処理装置７は、ステップＳ２０１の判定を繰り返して、収集周期の到来を待機する。

収集周期が到来すると、処理装置７は、ステップＳ２０２において、現在が所定の収集期間内か否かを判定する。具体的には、処理装置７は、参照データの収集を開始してから収集期間が経過していないか否かを判定する。収集期間は、収集周期よりも長い期間である。

収集期間内である場合には、処理装置７は、一組の参照データを取得する。具体的には、励磁部７７は、ステップＳ２０３において、励磁コイル１１へ励磁電流を印加して励磁する。励磁コイル１１は、励磁電流の印加によって軸心の方向へ磁場を形成する。一方の励磁コイル１１と他方の励磁コイル１１とは、軸心の方向において互いに反対向きの磁場を形成する。例えば、一方の励磁コイル１１から対象物９へ向かって磁束が発生し、対象物９から他方の励磁コイル１１へ向かって磁束が発生する。

続いて、ステップＳ２０４において、励磁部７７は、励磁電流の出力を停止させ、検出部７８は、対象物９に発生した渦電流を検出する。検出部７８は、電圧信号の検出を所定期間継続する。こうして、検出部７８は、検出コイル１２の誘導起電力の過渡変化（経時変化）、即ち、対象物９に発生する渦電流の過渡変化を検出する。

さらに、ステップＳ２０５において、温度取得部７９は、対象物９の温度を取得する。処理装置７は、一組の渦電流及び温度を記憶部７６に保存する。これにより、一組の参照データの取得が完了する。

その後、処理装置７は、ステップＳ２０１へ戻って、次の収集周期が到来したか否かを判定する。次の収集周期が到来すると、収集期間内である場合には、さらに一組の参照データが取得される。つまり、処理装置７は、収集期間が終了するまで、収集周期ごとに一組の参照データを取得する。

ステップＳ２０２において収集期間が終了していると、処理装置７は、記憶部７６に保存された参照データ、即ち、複数組の渦電流及び温度を演算装置８へ送信する。これにより、処理装置７による参照データの取集が終了する。演算装置８は、受信した参照データを記憶部８３に保存する。

続いて、厚さ測定のフローチャートのステップＳ１０２において、演算装置８は、近似式を作成する。近似式の作成は、図７のフローチャートに従って実行される。図７は、近似式作成のサブルーチンのフローチャートである。

まず、近似部８５は、ステップＳ３０１において、近似部８５は、記憶部８３に保存された参照データのうちそれぞれの渦電流の継続時間を求める。つまり、近似部８５は、複数組の渦電流及び温度の参照データから複数組の継続時間及び温度のデータを作成する。

次に、近似部８５は、ステップＳ３０２において、複数組の継続時間及び温度から近似式を作成する。ステップＳ３０２で作成される近似式は、暫定的な近似式である。

例えば、近似部８５は、複数組の継続時間及び温度から基準となる基準継続時間τｒ及び基準温度Ｔｒを求める。近似部８５は、複数の継続時間の平均値を基準継続時間τｒに設定し、複数の温度の平均値を基準温度Ｔｒに設定する。あるいは、近似部８５は、複数の継続時間の平均値に最も近い継続時間及びそのときの温度をそれぞれ基準継続時間τｒ及び基準温度Ｔｒに設定してもよい。あるいは、近似部８５は、複数の温度の平均値に最も近い温度及びそのときの継続時間をそれぞれ基準温度Ｔｒ及び基準継続時間τｒに設定してもよい。あるいは、近似部８５は、複数組の継続時間及び温度のうち最も早く検出された継続時間及びそのときの温度をそれぞれ基準継続時間τｒ及び基準温度Ｔｒに設定してもよい。

近似部８５は、複数組の継続時間及び温度から、基準継続時間τｒ及び基準温度Ｔｒとの偏差である継続時間偏差Δτ（＝τ―τｒ）及び温度偏差ΔＴ（＝Ｔ－Ｔｒ）を求める。例えば、図８は、得られた継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴを表すグラフである。図中の各点は、一組の継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴを表す。

近似部８５は、複数組の継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴから最小二乗法によって近似式を求める。つまり、近似部８５は、温度偏差ΔＴに対する継続時間偏差Δτの関係を示す近似式を対象物９の温度に対する継続時間の関係を示す近似式として求める。このとき、近似式を求める条件が設定されている。まずは、近似部８５は、近似式を求める条件を式（５）で示すように二次関数に設定し、近似式を求める。図８の例では、実線で示すような二次関数の近似式が求められる。

ここで、γ_１、γ_２、γ_３は、係数である。

続いて、近似部８５は、ステップＳ３０３において、求められた近似式の二次の項の係数γ_１が正か否かを判定する。図８の例では、二次の項の係数γ_１は、正である。二次の項の係数γ_１が正の場合には、近似部８５は、求められた近似式を確定的な近似式とし、近似式の作成を終了する。

図９は、継続時間偏差Δτ及び温度偏差ΔＴの別の例を表すグラフである。図中の実線は、二次関数の近似式に対応する曲線である。図９の例では、二次の項の係数γ_１は、負である。二次の項の係数γ_１が負の場合には、近似部８５は、ステップＳ３０４において、近似式を求める条件を式（６）で示すように一次関数に変更して、近似式を再度求める。図９の例では、二点鎖線で示すような一次関数の近似式が求められる。近似部８５は、求められた近似式を確定的な近似式とし、近似式の作成を終了する。

ここで、δ_１、δ_２は、係数である。

近似式の作成が終了すると、厚さ測定が開始される。例えば、厚さ導出部８４は、厚さ測定のフローチャートのステップＳ１０３において所定の測定周期が到来したか否かを判定する。測定周期は、対象物９の厚さ測定を求める周期である。測定周期が到来していない場合には、厚さ導出部８４は、ステップＳ１０３の判定を繰り返して、測定周期の到来を待機する。

測定周期が到来すると、厚さ導出部８４は、処理装置７に指令を出力して、処理装置７に測定データを取得させる。測定データは、対象物９の厚さ測定を行うための渦電流及び温度である。具体的には、処理装置７が演算装置８からの指令を受けると、励磁部７７は、ステップＳ１０４において、励磁コイル１１へ励磁電流を印加して励磁する。続いて、ステップＳ１０５において、検出部７８は、対象物９に発生した渦電流を検出する。さらに、ステップＳ１０６において、温度取得部７９は、対象物９の温度を取得する。処理装置７は、測定データとしての一組の渦電流及び温度を演算装置８へ送信する。演算装置８は、受信した一組の渦電流及び温度を記憶部８３に保存する。

続いて、厚さ導出部８４は、ステップＳ１０７において、記憶部８３に保存された測定データのうち渦電流の継続時間τｘを求める。

その後、補正部８６は、ステップＳ１０８において、継続時間τｘを近似式及び測定データの温度を用いて補正する。具体的には、補正部８６は、基準温度Ｔｒと測定データの温度Ｔｘとの偏差である温度偏差ΔＴ（＝Ｔｘ－Ｔｒ）を求める。補正部８６は、求められた温度偏差ΔＴを近似式に代入して、継続時間偏差Δτを求める。補正部８６は、継続時間τｘを求められた継続時間偏差Δτで補正して、補正継続時間τｘ’（＝τｘ＋Δτ）を求める。

そして、厚さ導出部８４は、ステップＳ１０９において、補正継続時間τｘ’を式（３）のτｘに代入することによって、対象物９の厚さｄｘを求める。

その後、厚さ導出部８４は、ステップＳ１１０において、厚さ測定を終了するか否かを判定する。例えば、厚さ導出部８４は、厚さ測定の終了指令が入力されているか否かを判定する。例えば、ユーザが演算装置８を操作して、厚さ測定の終了を入力する。終了指令が入力されていない場合には、厚さ導出部８４は、ステップＳ１０３へ戻って、次の測定周期が到来したか否かを判定する。次の測定周期が到来すると、測定データが再び取得され、測定データに基づいて対象物９の厚さが求められる。つまり、演算装置８は、測定周期ごとに測定データの取得及び対象物９の厚さの導出を繰り返す。

ステップＳ１１０において、終了指令が入力されている場合には、厚さ測定が終了される。

このように、厚さ測定装置１００は、対象物９に渦電流を発生させると共に発生した渦電流を検出し、渦電流の継続時間τに基づいて対象物９の厚さを測定する。ここで、渦電流の継続時間τは温度依存性を有するので、厚さ測定装置１００は、対象物９の温度に対する継続時間の関係を示す近似式を用いて、継続時間τを対象物９の温度で補正する。厚さ測定装置１００は、複数組の継続時間及び温度の参照データから近似式を求める。その際、厚さ測定装置１００は、近似式を求める条件を切り替えることによって、参照データへの近似式の近似の精度を向上させることができる。厚さ測定装置１００は、このように作成された近似式を用いて継続時間τを補正することによって、継続時間τの温度補正の精度を向上させることができ、ひいては、対象物９の厚さを高い精度で求めることができる。

温度に対する継続時間の関係は、対象物９によって異なる。例えば、温度に応じて継続時間が増加するか又は減少するか、そのときの変化が二次関数的か一次関数的か等は、対象物９によって決まる。この例では、厚さ測定装置１００は、まずは近似式を求める条件を二次関数に設定して近似式を求める。求められた近似式の二次の項の係数が正の場合は、その近似式が採用される。二次の項の係数が負の場合には、近似式を求める条件として、近似式が一次関数に変更される。その結果、一次関数の近似式が求められる。この例の対象物９の温度に応じた継続時間の変化態様は、二次の項の係数が正の二次関数が最も適合する。次点としては、二次の項の係数が負の二次関数よりも一次関数の方が、対象物９の温度に応じた継続時間の変化態様に合っている。前述のような条件で近似式を求めることによって、このような傾向に適合した近似式を求めることができる。

以上のように、厚さ測定装置１００は、励磁コイル１１を介して対象物９に渦電流を誘起させる励磁部７７と、対象物９の渦電流を検出コイル１２（検出センサ）を介して検出する検出部７８と、対象物９の温度を取得する温度取得部７９と、検出部７８によって検出された渦電流の継続時間を、温度に対する継続時間の関係を示す近似式及び温度取得部７９によって取得された温度を用いて補正する補正部８６と、補正部８６によって補正された継続時間に基づいて対象物９の厚さを求める厚さ導出部８４と、対象物９の異なる温度における複数の渦電流を含む参照データに基づいて近似式を求めると共に、近似式を求める際の条件を切り替え可能に構成されている近似部８５とを備える。

換言すると、厚さ測定方法は、励磁コイル１１を介して対象物９に渦電流を誘起させることと、対象物９の渦電流を検出コイル１２（検出センサ）を介して検出することと、対象物９の温度を取得することと、検出された渦電流の継続時間を、温度に対する継続時間の関係を示す近似式及び取得された温度を用いて補正することと、補正された継続時間に基づいて対象物９の厚さを求めることとを含み、近似式は、対象物９の異なる温度における複数の渦電流を含む参照データに基づいて求められ、近似式を求める際の条件は、切り替え可能になっている。

この構成によれば、基本的には、対象物９に渦電流が誘起され、誘起された渦電流が検出され、検出された渦電流の継続時間に基づいて対象物９の厚さが求められる。このとき、継続時間は、対象物９の温度に対する継続時間の関係を示す近似式と対象物９の温度とを用いて補正される。近似式は、対象物９の異なる温度における複数の渦電流を含む参照データに基づいて求められる。ここで、近似式を求める際の条件が切り替え可能に構成されているので、参照データにより適合した近似式を求めることができる。これにより、渦電流の継続時間を対象物９の温度に応じてより適切に補正することができ、その結果、対象物９の厚さの測定精度を向上させることができる。

具体的には、近似部８５は、近似式を一次関数で求めるか又は二次関数で求めるかを切り替え可能に構成されている。

この構成によれば、参照データへの適合性が高くなるように、近似式を一次関数と二次関数とで切り替えることができる。対象物９の温度に応じた継続時間の変化態様は、対象物９の物性及び使用状況等によって異なる。近似式を一次関数と二次関数とで切り替えることによって、近似式の近似の精度を向上させることができる。

あるいは、近似部８５は、近似式を二次関数で求める場合の二次関数の二次の項の係数を正と負とで切り替え可能に構成されている。

この構成によれば、対象物９の物性及び使用状況等に応じて、二次関数の近似式の二次の項の係数を正と負とで切り替えることによって、近似式の近似の精度を向上させることができる。

また、厚さ測定装置１００は、参照データを収集するデータ収集部７１０をさらに備え、データ収集部７１０は、継続時間の補正を行う前の所定の収集期間中に、励磁部７７による励磁、検出部７８による渦電流の検出及び温度取得部７９による温度の取得を複数回行うことによって、渦電流及び温度の組み合わせを複数組、参照データとして収集する。

この構成によれば、厚さ測定装置１００は、近似式を求めるための参照データを収集するデータ収集部７１０を備えている。データ収集部７１０は、厚さ測定のためのデータを取得する場合と同様に、励磁部７７による励磁、検出部７８による渦電流の検出及び温度取得部７９による温度の取得を行う。つまり、データ収集部７１０は、厚さ測定を行うときと同じ対象物９及び同じ状況において参照データを収集することができる。その結果、厚さ測定の実情に即した参照データを取得することができる。

さらにまた、データ収集部７１０は、厚さ導出部８４による厚さの導出が開始される前に参照データを収集する。

この構成によれば、厚さ導出部８４による厚さの導出の開始時から継続時間を対象物９の温度で補正して、厚さの測定精度を向上させることができる。また、厚さの導出が開始される前なので、対象物９の厚さの変動が少ない時期に参照データが収集される。つまり、厚さ変動の影響が小さい参照データを収集することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、厚さ測定装置１００の構成も一例に過ぎない。処理装置７と演算装置８は、一体的に構成されていてもよい。すなわち、１つの装置が処理装置７及び演算装置８の機能を有していてもよい。また、処理装置７と演算装置８とが有線で接続されていてもよい。また、１つの演算装置８に対して複数の処理装置７が接続されていてもよい。また、演算装置８は、無線又は有線により接続された他の装置に対して、演算した厚さに関するデータを送信するようにしてもよい。

プローブ１は、前述の構成に限られない。例えば、プローブ１は、２組の励磁コイル１１及び検出コイル１２を備えているが、励磁コイル１１及び検出コイル１２は、１組でもよく、３組以上であってもよい。励磁コイル１１と検出コイル１２とはそれぞれの軸心が一直線状になるように配置されていなくてもよい。励磁コイル１１と検出コイル１２とはそれぞれの軸心が一直線状になるように配置される場合、検出コイル１２よりも励磁コイル１１の方が対象物９の近くに配置されてもよい。さらに、プローブ１の検出部は、検出コイル１２に限定されない。検出部は、対象物９の渦電流を直接的又は間接的に検出できるものであればよく、例えば、ホール素子であってもよい。また、プローブ１は、コア１３を備えていなくてもよい。

温度センサ１５は、熱電対に限定されない。温度センサは、対象物の温度を検出できればよく、例えば、サーミスタであってもよい。温度センサ１５の個数は、１個に限定されず、複数個であってもよい。

さらに、厚さ測定装置１００による厚さ測定は、一例に過ぎない。ＰＥＣによる厚さ測定方法は、様々であるので、任意の測定手法を採用することができる。また、対象物９の温度を考慮した、対象物９の厚さの算出方法は、前述の方法に限定されるものではない。

また、渦電流の継続時間τの補正方法も一例に過ぎない。例えば、参照データは、実際の厚さ測定を行うプローブ１及び対象物９で取得されたデータでなくてもよい。つまり、厚さ測定を行うプローブ１及び対象物９と同種であるが別のプローブ１及び対象物９を用いて参照データが取得されてもよい。演算装置８は、厚さ測定を行うプローブ１及び対象物９とは別で取得された参照データを外部から受け取り、該参照データを用いて近似式を作成してもよい。

参照データから近似式を求める方法は、最小二乗法以外の方法であってもよい。近似式を求める条件は、前述の条件に限定されない。近似式を求める条件及びその条件を切り替える条件（以下、「切替条件」という）は、対象物９によって変更され得る。例えば、最初に設定される近似式を求める条件は、二次関数ではなく、一次関数でなくてもよい。あるいは、近似式を求める条件は、単に一次関数であるというだけでなく、傾きの正負まで限定されてもよい。

切替条件は、前述のように、二次関数の二次の項が負であることに限定されない。例えば、近似式を求める最初の条件が一次関数である場合には、切替条件は、求められた一次関数の傾き（即ち、一次の項の係数）が正であることであってもよい。あるいは、切替条件は、近似式の残差の二乗和が所定の閾値以上であることであってもよい。

あるいは、厚さ測定装置１００は、近似式を求める条件をユーザが設定可能に構成されていてもよい。例えば、厚さ測定装置１００は、近似式を求める条件として、一次関数、二次の項の係数が正の二次関数、及び、二次の項の係数が負の二次関数を選択肢として有し、ユーザが近似式を求める条件を選択して設定可能に構成されていてもよい。この場合、厚さ測定装置１００は、まずは暫定的な条件で暫定的な近似式を作成した後、暫定的な近似式をユーザに提示し、ユーザからの条件の変更を受け付けるように構成されていてもよい。あるいは、厚さ測定装置１００は、最初からユーザに設定された条件に従って近似式を作成してもよい。

また、近似式の作成は、厚さ測定を開始する前に限定されない。例えば、厚さ測定を開始する前に近似式が作成され、厚さ測定が開始された後に、参照データが再収集されて近似式が更新されてもよい。

フローチャートは、一例に過ぎない。フローチャートにおけるステップを適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行ってもよい。また、フローチャートにおけるステップの順番を変更したり、直列的な処理を並列的に処理したりしてもよい。例えば、厚さ測定のフローチャート（図５）において、ステップＳ１０６の温度取得は、ステップＳ１０４の励磁又はステップＳ１０５の渦電流検出より前に又は並行して行われてもよい。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

１００ 厚さ測定装置
１１ 励磁コイル
１２ 検出コイル（検出センサ）
１５ 温度センサ
７ 処理装置
７７ 励磁部
７８ 検出部
７９ 温度取得部
７１０ データ収集部
８ 演算装置
８４ 厚さ導出部
８５ 近似部
９ 対象物

Claims (6)

1. 励磁コイルを介して対象物に渦電流を誘起させる励磁部と、
   前記対象物の前記渦電流を検出センサを介して検出する検出部と、
   前記対象物の温度を取得する温度取得部と、
   前記検出部によって検出された前記渦電流の継続時間を、前記温度に対する前記継続時間の関係を示す近似式及び前記温度取得部によって取得された前記温度を用いて補正する補正部と、
   前記補正部によって補正された前記継続時間に基づいて前記対象物の厚さを求める厚さ導出部と、
   前記対象物の異なる温度における複数の前記渦電流を含む参照データに基づいて前記近似式を求めると共に、前記近似式を求める際の条件を切り替え可能に構成されている近似部とを備える厚さ測定装置。
2. 請求項１に記載の厚さ測定装置において、
   前記近似部は、前記近似式を一次関数で求めるか又は二次関数で求めるかを切り替え可能に構成されている厚さ測定装置。
3. 請求項１に記載の厚さ測定装置において、
   前記近似部は、前記近似式を二次関数で求める場合の前記二次関数の二次の項の係数を正と負とで切り替え可能に構成されている厚さ測定装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の厚さ測定装置において、
   前記参照データを収集するデータ収集部をさらに備え、
   前記データ収集部は、所定の収集期間中に、前記励磁部による励磁、前記検出部による前記渦電流の検出及び前記温度取得部による前記温度の取得を複数回行うことによって、前記渦電流及び前記温度の組み合わせを複数組、前記参照データとして収集する厚さ測定装置。
5. 請求項４に記載の厚さ測定装置において、
   前記データ収集部は、前記厚さ導出部による厚さの導出が開始される前に前記参照データを収集する厚さ測定装置。
6. 励磁コイルを介して対象物に渦電流を誘起させることと、
   前記対象物の前記渦電流を検出センサを介して検出することと、
   前記対象物の温度を取得することと、
   検出された前記渦電流の継続時間を、前記温度に対する前記継続時間の関係を示す近似式及び取得された前記温度を用いて補正することと、
   補正された前記継続時間に基づいて前記対象物の厚さを求めることとを含み、
   前記近似式は、前記対象物の異なる温度における複数の前記渦電流を含む参照データに基づいて求められ、
   前記近似式を求める際の条件は、切り替え可能になっている厚さ測定方法。

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