JP2911069B2 - 塗膜劣化診断装置 - Google Patents

塗膜劣化診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塗膜の劣化度合を客観的
に判断できるようにした塗膜劣化診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、変圧器や配電盤など屋外に設置
される機器は、防食および美観のために塗装が施される
が、この塗膜は紫外線や水分などの影響を受けて経時的
に劣化する。このような塗膜の劣化を放置すれば、やが
て塗膜の剥離や下地金属が腐食し、機器の機能障害に至
る場合もある。このため、塗膜の劣化度を定量的に評価
し、適切な塗装の塗り替え時期やメンテナンス方法を検
討するために、塗膜の電気的インピーダンスを測定し、
その測定結果から劣化度を判断することが行われてい
る。
【0003】すなわち、塗膜の表面にプローブを宛が
い、塗膜の下地金属とプローブとの間に電圧eを印加す
ると、塗膜にはプローブを通して電流iが流れる。そこ
で印加電圧eと電流iから次式によりインピーダンスZ
が求められる。 Z=e/i ………(1)
【0004】このようにして測定された塗膜インピーダ
ンスZは、塗膜の劣化度合と相関関係があることから、
インピーダンスの測定周波数等と上記相関関係とを考慮
した所定の解析手順により、塗膜の劣化度を客観的に判
断することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この塗膜イ
ンピーダンス測定に使用する合成電圧波形は、予め記憶
しておいたデジタル情報に基づき、D/A変換器によっ
て生成・合成されるものであるが、D/A変換器の出力
波形は各周波数成分の変化点、言い換えれば波形データ
の変化点では電位変化率が極端に大きく、波形データの
変化点間では電位変化率がほとんどないという状態にあ
る。塗膜は一般に容量性であり、特に正常な塗膜のイン
ピーダンスは容量成分が支配的である。容量成分に流れ
る電流は であるため、電位変化率(dv/dt)が大きい波形デ
ータの変化点では塗膜に非常に大きな電流が流れて電流
の大きなピークが現れ、これに対し、電位変化がほとん
どない波形データの変化点間では塗膜に流れる電流は0
となり、容量成分の測定ができなくなってしまう。この
ためサンプリングポイントによっては塗膜インピーダン
スの正確な測定ができないという問題があった。
【0006】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、印加電圧波形の発生方法を工夫して塗膜インピーダ
ンスの測定の不具合をなくした塗膜劣化診断装置を得る
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の塗膜劣化診断装
置は、塗膜の表面に宛がわれるプローブと、このプロー
ブと塗膜の下地金属との間に異なる周波数を合成した電
圧を印加する電圧印加手段と、前記塗膜に流れる電流を
測定する電流測定手段と、少なくとも前記電流測定手段
の測定結果から算出される塗膜インピーダンスに基づい
て前記塗膜の劣化度を判断する判断手段を備えた装置に
おいて、前記電圧印加手段はD/A変換器より出力され
波形データを積分器を介して出力することにより、
化点間の電圧が一定の傾きで変化する電圧波形を印加す
ように構成されたことを特徴とする。
【0008】
【作用】下地金属とプローブとの間に電圧印加手段によ
り合成電圧を印加すると、塗膜にはプローブを通して各
周波数成分に応じた電流が流れ、それが電流測定手段に
よって測定される。この場合、印加する合成電圧波形
は、例えばD/A変換器から積分器を介して出力するこ
とにより、波形データの変化点間の電圧が一定の傾きで
変化するので、どの時点でサンプリングしても正確な電
流測定が可能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1を参照
して説明する。1はいわゆるラップトップ型あるいはブ
ック型と言われるパーソナルコンピュータで、本体ケー
ス(図示せず)内にCPU2,メモリ3,FDD(フロ
ッピーディスクドライブ)4/HDD(ハードディスク
ドライブ)5等を内蔵すると共に、液晶型のディスプレ
イ6及びキーボード7を備える一般的な構成である。こ
のパーソナルコンピュータ1の拡張スロット内には、D
/A変換器、積分器及びA/D変換器を備えるI/Fボ
ード8が挿入されている。
【0010】一方、劣化診断を行おうとする塗膜9の表
面にはプローブ10が宛がわれる。このプローブ10
は、各種の構造のものが知られているので(例えば特開
昭61−108954号公報参照)詳しくは図示しない
が、基本的には本体容器内に導電性ゲルをしみこませた
スポンジ状電極を収納すると共に、その本体容器の開口
部周辺に永久磁石を備えた構成で、永久磁石と下地金属
11との間に作用する吸引力によってスポンジ状電極を
塗膜9の表面に密着させるようになっている。プローブ
10から導出されたリード線と、下地金属11に接続し
たリード線とはプリアンプ12に接続されており、プロ
ーブ10と下地金属11との間に印加された合成電圧及
び塗膜9を通じて流れる電流に応じた電圧信号を前記パ
ーソナルコンピュータ1のI/Fボード8に与えるよう
になっている。即ち、プリアンプ12は下地金属11と
プローブ10間に印加した合成電圧を測定する電圧測定
手段および塗膜9を通じてプローブ10に流れる電流を
測定するための電流測定手段として機能する。これらの
電圧値eおよび電流値iは塗膜9のインピーダンスZを
計算するために必要な値であり、電圧測定用のアンプ1
4は高入力インピーダンス(10〜15Ω以上)アンプを使
用している。電流を測定するための電流−電圧抵抗Rお
よびその抵抗Rの両端に発生した電圧を増幅するプロク
ラマブルゲインアンプ14は塗膜9の劣化度合に応じて
測定レンジが切り替え得るようになっている。本実施例
では、電流−電圧変換抵抗Rが100Ω〜1MΩ、アン
プの増幅度が×10〜×1000倍で測定電流が1pA
〜1mAの範囲(塗膜抵抗として10kΩ〜10GΩ以
上)で測定可能である。
【0011】次に上記構成の塗膜劣化診断装置にて塗膜
9の診断を行う手順について説明する。まず劣化診断を
行なう現場にマイクロコンピュータ1、プリアンプ12
およびプローブ10を持込み、プローブ10を塗膜9の
表面に宛ててプリアンプ12を図1に示すように接続す
る。そして、FDD4ないしはHDD5内にある測定プ
ログラムを実行させる。この測定プログラムの実行の結
果プローブ10と下地金属11との間に異なる周波数を
合成した電圧が印加され、その時の印加電圧値および塗
膜9に流れる各周波数に対応した電流を電圧値に変換し
た電圧信号がパーソナルコンピュータ1のI/Fボード
8に与えられる。これらの電圧信号がI/Fボード8の
A/D変換器によってデジタル信号に変換され、CPU
2に伝送される。CPU2はプリアンプ12で測定され
た電圧値eと電流値iとから(1)式により各周波数に
対応した塗膜のインピーダンスZを計算する。そして計
算結果はFDD4,HDD5等の外部記憶装置に書き込
まれる。
【0012】この様な塗膜インピーダンスの測定は塗膜
9の複数の箇所について行われ、また、この測定に合わ
せてマイクロコンピュータ1のキーボード7から塗膜の
種類、膜厚、プローブ面積、測定温度等のデータを入力
しておき、これも同時にFDD4,HDD5等の外部記
憶装置に書き込んでおく。
【0013】上述したような塗膜インピーダンスの測定
が終了したらCPU2によりHDD4またはFDD5か
ら診断プログラムを読み出してこれを実行させる。この
診断プロクラムは、塗膜インピーダンスが抵抗と容量と
の並列回路からなる等価回路で表すことができることか
ら、塗膜が劣化することに伴い、その抵抗値が小さくな
ることによりインピーダンスが変化することを利用して
塗膜の種類、膜厚、プローブ面積、測定温度等を加味し
て塗膜の劣化度合を診断するのである。そして最終的に
は塗膜の劣化度と塗替え時期および劣化要因が結果とし
てLCD表示器6に出力される。また、その結果や解析
途中のグラフはプリンターにも出力することができる構
成になっている。
【0014】ところで、この塗膜インピーダンス測定に
使用する印加電圧波形は、予めFDD4やメモリー3等
に記憶されていたデジタル情報に基づき、I/Fボード
8のD/A変換器によって生成・合成された出力を積分
器で積分したものである。本実施例で印加される電圧波
形は、周波数が0.1Hz〜50Hzの範囲であって、
パワースペクトルPが P=1/f1/2 から P=1/f2 の間に存在するようにしている。
【0015】ここで、合成電圧波形の発生にD/A変換
器を使用し、その出力側に積分器を設けた理由について
図3及び図4を参照して説明する。図3にD/A変換器
によりパワースペクトルPがP=1/fとなるように合
成した電圧波形を示す。本実施例で使用している波形は
12ビットで4096点のデジタルデータである。した
がって、最高周波数の50Hzは平均して約8点のデジ
タルデータで構成されていることになる。
【0016】今、図3の波形の一部を拡大してみると、
図4(a)に示すようにD/A変換器の出力波形は波形
データの変化点(例えばA→BあるいはC→DやE→F
点)では、電位変化率が極端に大きくなっており、また
波形データの変化点間(例えばB→CあるいはD→E
点)では電位変化がほとんどない。このため、波形デー
タの変化点では図4(c)のように塗膜に流れる電流に
大きなピークが現れ、また波形データの変化点間では塗
膜に流れる電流が0となっている。これに対し、D/A
変換器の出力を積分した場合には、図4(b)に示すよ
うに波形データの変化点間の電圧が一定の傾きで変化す
る電圧波形とすることができる。
【0017】このような電圧波形の生成・合成について
図5を参照して説明する。CPU2によりまずD/A変
換器をリセットし、出力電圧を0Vにする。次にCPU
2は印加電圧波形データの差分値に対応させてプラス値
とマイナス値を2.44ms間隔でD/A変換器に出力
する。そうすると、D/A変換器の出力波形は図5
(a)のようになる。この波形は図4(a)の波形の差
分値に対応している。この波形を積分器に入力すると、
その出力は図5(b)のようになり、図4(b)のよう
な波形データの変化点間の傾きが一定に変化する理想的
な印加電圧波形が得られる。この電圧波形を塗膜(容量
Cxと抵抗Rxとの並列回路)に印加すると、容量Cx
には図5(c)のような電流が流れ、抵抗Rxに流れる
電流をも加えると、図5(d)のような電流が流れる。
このような状態では、電流および電圧の測定は、波形デ
ータの変化点直後を除いてどの時点でデータサンプリン
グを行っても容量成分ならびに抵抗成分の正確な測定が
可能となる。このサンプリングポイントで測定した電圧
eおよび電流iから塗膜インピーダンスZが(1)式で
計算される。
【0018】尚、インピーダンスZは測定する各周波数
について(1)式で計算するが、この計算に先だって測
定した電流および電圧波形はFFT(高速フーリエ変
換)で周波数スペクトルに変換をしている。本装置の場
合は、このFFTは機械語プログラムにより計算を行っ
ている。本装置(CPUはインテル社製80C86)の
機械語プログラムによるFFTの計算時間はデータ点数
1024点で約1秒である。
【0019】このように電圧印加手段にD/A変換器を
使用し、その出力側に積分器を設けて波形データの変化
点間の電圧が一定の傾きで変化するので、どの時点でデ
ータサンプリングを行っても波形データ点数を増やすこ
となく正確な電流測定ひいてはインピーダンスの測定が
可能となる。
【0020】尚、上記実施例では、下地金属とプローブ
間に印加された電圧および塗膜に流れた電流の両方を測
定していたが、印加電圧は毎回測定する必要はなく、塗
膜の変わりに校正抵抗を接続して、その時に流れた電流
から印加電圧を計算することで、図2のように印加電圧
測定部分を不要とすることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明の塗膜劣化診断装置によれば、下
地金属とプローブ間に印加する合成電圧をD/A変換器
で生成・合成し、その出力を積分することで、正確なイ
ンピーダンス測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図
【図2】本発明の他の実施例を示すブロック図
【図3】塗膜に印加される合成電圧波形の一例を示す図
【図4】(a)はD/A変換器から出力された電圧波形
を示す図、(b)は積分器から出力された電圧波形を示
す図、(c)は(a)に示す電圧を印加したときに塗膜
に流れる電流を示す図
【図5】本発明によるインピーダンス測定用印加電圧波
形と塗膜に流れる電流との関係を示す図
【符号の説明】
1はパーソナルコンピュータ、2はCPU(判断手
段)、3はメモリ、4は外部記憶装置(FDD:フロッ
ピーディスクドライブ)、5は外部記憶装置(HDD:
ハードディスクドライブ)、6は表示器、7はキーボー
ド、8はインターフェースボード、9は塗膜、10はプ
ローブ、11は下地金属、12はプリアンプ、13はプ
ログラマブルゲインアンプ、14は高入力インピーダン
スアンプを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−102148(JP,A) 特開 昭57−56762(JP,A) 特開 平3−87669(JP,A) 「防錆管理」、第34巻、第4号、第 123−129頁(平成2年4月1日発行) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/00 - 27/24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塗膜の表面に宛がわれるプローブと、こ
    のプローブと塗膜の下地金属との間に異なる周波数を合
    成した電圧を印加する電圧印加手段と、前記塗膜に流れ
    る電流を測定する電流測定手段と、少なくとも前記電流
    測定手段の測定結果から算出される塗膜インピーダンス
    に基づいて前記塗膜の劣化度を判断する判断手段を備え
    た装置において、前記電圧印加手段はD/A変換器より
    出力される波形データを積分器を介して出力することに
    より、変化点間の電圧が一定の傾きで変化する電圧波形
    を印加するように構成されたことを特徴とする塗膜劣化
    診断装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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「防錆管理」、第34巻、第4号、第123−129頁(平成2年4月1日発行)

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