JP3266727B2 - 磁性体の応力測定方法 - Google Patents
磁性体の応力測定方法Info
- Publication number
- JP3266727B2 JP3266727B2 JP00677194A JP677194A JP3266727B2 JP 3266727 B2 JP3266727 B2 JP 3266727B2 JP 00677194 A JP00677194 A JP 00677194A JP 677194 A JP677194 A JP 677194A JP 3266727 B2 JP3266727 B2 JP 3266727B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- magnetic
- metal wire
- effective value
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性体の応力測定方法、
特に、磁性体の応力−磁気特性を利用してその磁性体の
応力を測定する方法の改良に関する。
特に、磁性体の応力−磁気特性を利用してその磁性体の
応力を測定する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種応力測定方法としては、出
力信号における磁性体の応力情報を含む高調波成分の分
布変化、即ち、２種類の高調波成分の出力比を測定値と
する方法が知られている（特開昭６１−２０１１２６号
公報参照）。
力信号における磁性体の応力情報を含む高調波成分の分
布変化、即ち、２種類の高調波成分の出力比を測定値と
する方法が知られている（特開昭６１−２０１１２６号
公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来法に
よると、前記出力比が応力変化に対して一つのピークを
持つ曲線を描くように変化するため、ピーク値の両側で
は磁性体の応力が異なるにも拘らず同一出力比が測定さ
れることがあり、正確さに欠ける、という問題がある。
よると、前記出力比が応力変化に対して一つのピークを
持つ曲線を描くように変化するため、ピーク値の両側で
は磁性体の応力が異なるにも拘らず同一出力比が測定さ
れることがあり、正確さに欠ける、という問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、磁性体の応力を、そ
の応力情報を含む高調波成分の実効値またはひずみ率、
したがって量として検知することにより正確な応力測定
を行うことのできる前記応力測定方法を提供することを
目的とする。
の応力情報を含む高調波成分の実効値またはひずみ率、
したがって量として検知することにより正確な応力測定
を行うことのできる前記応力測定方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁性体の応
力測定方法は、励磁コイルを用いて測定対象である磁性
体に、その磁性体の保磁力を超える交流磁界を付与し
て、検知コイルに前記磁性体を介し交流起電力を誘起さ
せ、その交流起電力の波形において、前記磁性体の応力
情報を含む高調波成分として第３，第５，第７および第
９調波成分を選定し、それら第３，第５，第７および第
９調波成分の実効値Ｅ 3 ，Ｅ 5 ，Ｅ 7 ，Ｅ 9 の和である
実効値Ｅｖ１を測定量とすることを特徴とする。
力測定方法は、励磁コイルを用いて測定対象である磁性
体に、その磁性体の保磁力を超える交流磁界を付与し
て、検知コイルに前記磁性体を介し交流起電力を誘起さ
せ、その交流起電力の波形において、前記磁性体の応力
情報を含む高調波成分として第３，第５，第７および第
９調波成分を選定し、それら第３，第５，第７および第
９調波成分の実効値Ｅ 3 ，Ｅ 5 ，Ｅ 7 ，Ｅ 9 の和である
実効値Ｅｖ１を測定量とすることを特徴とする。
【０００６】本発明に係る磁性体の応力測定方法は、励
磁コイルを用いて測定対象である磁性体に、その磁性体
の保磁力を超える交流磁界を付与して、検知コイルに前
記磁性体を介し交流起電力を誘起させ、その交流起電力
の波形において、前記磁性体の応力情報を含む一つ以上
の高調波成分のひずみ率Ｋを測定量とすることを特徴と
する。
磁コイルを用いて測定対象である磁性体に、その磁性体
の保磁力を超える交流磁界を付与して、検知コイルに前
記磁性体を介し交流起電力を誘起させ、その交流起電力
の波形において、前記磁性体の応力情報を含む一つ以上
の高調波成分のひずみ率Ｋを測定量とすることを特徴と
する。
【０００７】
【作用】前記のように実効値Ｅｖ１またはひずみ率Ｋを
測定量とすると、磁性体の応力を高精度で測定すること
ができ、したがって微小応力変化を正確に検知すること
ができる。
測定量とすると、磁性体の応力を高精度で測定すること
ができ、したがって微小応力変化を正確に検知すること
ができる。
【０００８】
【実施例】先ず、本発明に係る応力測定方法の原理につ
いて説明する。
いて説明する。
【０００９】図１において、発振器１に接続された励磁
コイル２と、検知コイル３とに磁性体としての軟磁性金
属線４が挿通され、その金属線４には所定の引張り荷重
が付与される。
コイル２と、検知コイル３とに磁性体としての軟磁性金
属線４が挿通され、その金属線４には所定の引張り荷重
が付与される。
【００１０】発振器１を作動させて励磁コイル２により
金属線４に、その金属線４の保磁力Ｈｃを超える、直流
磁界成分を含まない交流磁界Ｈを付与すると、検知コイ
ル３には金属線４を介し正負対称の交流起電力Ｖ2 が誘
起される。
金属線４に、その金属線４の保磁力Ｈｃを超える、直流
磁界成分を含まない交流磁界Ｈを付与すると、検知コイ
ル３には金属線４を介し正負対称の交流起電力Ｖ2 が誘
起される。
【００１１】ここで、交流起電力Ｖ2 は［数１］に示す
ように、
ように、
【００１２】
【数１】 と表わされる。ただし、φは磁束、ｔは時間、αは係
数、Ｉは金属線４の磁化の強さ、Ｈは交流磁界の強さで
ある。
数、Ｉは金属線４の磁化の強さ、Ｈは交流磁界の強さで
ある。
【００１３】また交流磁界Ｈは［数２］に示すように、
【００１４】
【数２】 と表わされる。ただし、Ｈｍは交流磁界の振幅、ｆ0 は
周波数、ψ0 は位相角である。
周波数、ψ0 は位相角である。
【００１５】ここで、［数２］を時間ｔについて微分す
ると、［数３］に示すように、
ると、［数３］に示すように、
【００１６】
【数３】 となる。
【００１７】そこで、［数３］のｄＨ／ｄｔを［数１］
に代入すると、交流起電力Ｖ2 は［数４］に示すよう
に、
に代入すると、交流起電力Ｖ2 は［数４］に示すよう
に、
【００１８】
【数４】 と表わされる。
【００１９】軟磁性金属線４の磁化過程においては、図
２、線ａで示すような磁化曲線が得られるので、［数
４］は瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨを用いて［数５］に
示すように、
２、線ａで示すような磁化曲線が得られるので、［数
４］は瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨを用いて［数５］に
示すように、
【００２０】
【数５】 と表わされる。
【００２１】この交流起電力Ｖ2 は、その波形が図３に
示すようにひずみ波であることから高調波成分を含んで
いる。この場合、交流磁界Ｈは前記のように直流磁界成
分を含まないので、交流起電力Ｖ2 の前記高調波成分
は、原理上、奇数調波成分のみからなり、偶数調波成分
を含むことはない。
示すようにひずみ波であることから高調波成分を含んで
いる。この場合、交流磁界Ｈは前記のように直流磁界成
分を含まないので、交流起電力Ｖ2 の前記高調波成分
は、原理上、奇数調波成分のみからなり、偶数調波成分
を含むことはない。
【００２２】前記高調波成分は瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／
ｄＨに依存し、またその瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨは
金属線４の応力に依存する。したがって高調波成分は金
属線４の応力情報を含んでいる。
ｄＨに依存し、またその瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨは
金属線４の応力に依存する。したがって高調波成分は金
属線４の応力情報を含んでいる。
【００２３】そこで、交流起電力Ｖ2 の波形をスペクト
ルアナライザを用い周波数解析して基本波成分と高調波
成分とに分け、一つ以上の高調波成分の実効値Ｅｖ１，
Ｅｖ２またはひずみ率Ｋを金属線４の応力測定量とす
る。
ルアナライザを用い周波数解析して基本波成分と高調波
成分とに分け、一つ以上の高調波成分の実効値Ｅｖ１，
Ｅｖ２またはひずみ率Ｋを金属線４の応力測定量とす
る。
【００２４】例えば、高調波成分が第３，第５，第７，
第９調波成分である場合、その実効値Ｅｖ１は、第３，
第５，第７，第９調波成分の実効値をそれぞれＥ3 ，Ｅ
5 ，Ｅ7 ，Ｅ9 とすると、［数６］に示すように、
第９調波成分である場合、その実効値Ｅｖ１は、第３，
第５，第７，第９調波成分の実効値をそれぞれＥ3 ，Ｅ
5 ，Ｅ7 ，Ｅ9 とすると、［数６］に示すように、
【００２５】
【数６】 と表わされる。この実効値Ｅｖ１の演算には演算器が用
いられる。
いられる。
【００２６】また或調波成分が金属線４の応力情報を十
分に、且つ正確に含んでいる場合には、その調波成分の
みの実効値Ｅｖ２を応力測定量として用いてもよい。こ
の場合には、検知コイル３に、前記調波成分に対応した
狭帯域フィルタを接続することによって前記実効値Ｅｖ
２を出力させることができる。
分に、且つ正確に含んでいる場合には、その調波成分の
みの実効値Ｅｖ２を応力測定量として用いてもよい。こ
の場合には、検知コイル３に、前記調波成分に対応した
狭帯域フィルタを接続することによって前記実効値Ｅｖ
２を出力させることができる。
【００２７】またひずみ率Ｋは、基本波成分の実効値を
Ｅ1 とすると、［数７］に示すように、
Ｅ1 とすると、［数７］に示すように、
【００２８】
【数７】 と表わされる。このひずみ率Ｋの演算には演算器が用い
られる。
られる。
【００２９】一方、金属線４の磁気特性は、その金属線
４が置かれている状態の変化に伴って変化する、つま
り、金属線４の瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨは、その金
属線４に対する引張り荷重が大から小に変化すると、図
２，線ｃ→線ｂ→線ａのように大から小に変化し、その
結果、周期関数であるＶ2 （ｔ）が変化するので高調波
成分の実効値も変化する。
４が置かれている状態の変化に伴って変化する、つま
り、金属線４の瞬間磁化率ｄＩ（Ｈ）／ｄＨは、その金
属線４に対する引張り荷重が大から小に変化すると、図
２，線ｃ→線ｂ→線ａのように大から小に変化し、その
結果、周期関数であるＶ2 （ｔ）が変化するので高調波
成分の実効値も変化する。
【００３０】したがって、前記のように高調波成分の実
効値Ｅｖ１，Ｅｖ２またはひずみ率Ｋを測定量とするこ
とによって、図４，５に示すように金属線４の微小応力
変化を正確に測定することができる。
効値Ｅｖ１，Ｅｖ２またはひずみ率Ｋを測定量とするこ
とによって、図４，５に示すように金属線４の微小応力
変化を正確に測定することができる。
【００３１】以下、具体例について説明する。
【００３２】繊維強化プラスチック板（以下、ＦＲＰ板
と称す）の疲労による内部損傷の有無およびその内部損
傷の程度を判断すべく、軟磁性金属線としての非晶質金
属線を埋設したＦＲＰ板を次のような方法で製作した。
図６に示すように、直径６μｍのカーボン繊維よりなる
８枚のクロス５1 〜５8 を、相隣る両クロス５1 ，５ 2
等のカーボン繊維の配向性が４５°変化するように積層
し、また第１のクロス５1 と第２のクロス５2 との間、
および第７のクロス５7 と第８のクロス５8 との間に、
それぞれ直径１２０μｍの多数の非晶質金属線４を０．
３mmピッチで並列させて配設した。非晶質金属線４の組
成はＦｅ66.5Ｓｉ8.5 Ｂ12Ｃｏ11Ｃｒ2（数値は原子
％）、保磁力Ｈｃは０．６エルステッドである。
と称す）の疲労による内部損傷の有無およびその内部損
傷の程度を判断すべく、軟磁性金属線としての非晶質金
属線を埋設したＦＲＰ板を次のような方法で製作した。
図６に示すように、直径６μｍのカーボン繊維よりなる
８枚のクロス５1 〜５8 を、相隣る両クロス５1 ，５ 2
等のカーボン繊維の配向性が４５°変化するように積層
し、また第１のクロス５1 と第２のクロス５2 との間、
および第７のクロス５7 と第８のクロス５8 との間に、
それぞれ直径１２０μｍの多数の非晶質金属線４を０．
３mmピッチで並列させて配設した。非晶質金属線４の組
成はＦｅ66.5Ｓｉ8.5 Ｂ12Ｃｏ11Ｃｒ2（数値は原子
％）、保磁力Ｈｃは０．６エルステッドである。
【００３３】クロス５1 〜５8 と非晶質金属線４との積
層体６にエポキシ樹脂液を含浸させ、次いで、その積層
体６に１８０℃、２時間の加熱処理を施してエポキシ樹
脂を硬化させ、これにより、図７に示すように多数の非
晶質金属線４を埋設した、エポキシ樹脂マトリックスと
カーボン繊維とよりなるＦＲＰ板７を得た。
層体６にエポキシ樹脂液を含浸させ、次いで、その積層
体６に１８０℃、２時間の加熱処理を施してエポキシ樹
脂を硬化させ、これにより、図７に示すように多数の非
晶質金属線４を埋設した、エポキシ樹脂マトリックスと
カーボン繊維とよりなるＦＲＰ板７を得た。
【００３４】この場合、非晶質金属線４の熱膨脹率は
７．３×１０-6／℃であり、一方、ＦＲＰ板７のそれは
４．０×１０-6／℃であることからエポキシ樹脂の加熱
硬化後、常温においては、各非晶質金属線４は引張り荷
重を付与された状態に拘束される。また非晶質金属線４
を磁化させると、その金属線４に伸びが生じる、つまり
磁歪現象が発生するが、交流磁界下での磁歪振動現象は
硬化したエポキシ樹脂によって抑制される。
７．３×１０-6／℃であり、一方、ＦＲＰ板７のそれは
４．０×１０-6／℃であることからエポキシ樹脂の加熱
硬化後、常温においては、各非晶質金属線４は引張り荷
重を付与された状態に拘束される。また非晶質金属線４
を磁化させると、その金属線４に伸びが生じる、つまり
磁歪現象が発生するが、交流磁界下での磁歪振動現象は
硬化したエポキシ樹脂によって抑制される。
【００３５】このＦＲＰ板７において、カーボン繊維の
体積分率Ｖｆは５８．３％、エポキシ樹脂の体積分率Ｖ
ｆは３７．５％、非晶質金属線４の体積分率Ｖｆは４．
２％であった。
体積分率Ｖｆは５８．３％、エポキシ樹脂の体積分率Ｖ
ｆは３７．５％、非晶質金属線４の体積分率Ｖｆは４．
２％であった。
【００３６】図８は応力測定装置８1 の一例を示し、そ
の装置８1 は次のように構成される。即ち、フェライト
製コア９は、一対の脚部９ａと、両脚部９ａの一端を連
結する連結部９ｂとよりコ字形に形成される。連結部９
ｂに検知コイル３が１００ターン（１０ターン／mm）巻
装され、その検知コイル３の外周に励磁コイル２が１０
０ターン（１０ターン／mm）巻装される。励磁コイル２
は発振器１に接続される。また検知コイル３はスペクト
ルアナライザ１０に、そのスペクトルアナライザ１０は
演算器１１にそれぞれ接続される。
の装置８1 は次のように構成される。即ち、フェライト
製コア９は、一対の脚部９ａと、両脚部９ａの一端を連
結する連結部９ｂとよりコ字形に形成される。連結部９
ｂに検知コイル３が１００ターン（１０ターン／mm）巻
装され、その検知コイル３の外周に励磁コイル２が１０
０ターン（１０ターン／mm）巻装される。励磁コイル２
は発振器１に接続される。また検知コイル３はスペクト
ルアナライザ１０に、そのスペクトルアナライザ１０は
演算器１１にそれぞれ接続される。
【００３７】図９は応力測定装置８2 の他例を示し、そ
の装置８2 は、図８の装置８1 におけるスペクトルアナ
ライザ１０および演算器１１に代えて狭帯域フィルタ１
２が検知コイル３に接続され、その他の構成は図８の装
置８1 と同じである。
の装置８2 は、図８の装置８1 におけるスペクトルアナ
ライザ１０および演算器１１に代えて狭帯域フィルタ１
２が検知コイル３に接続され、その他の構成は図８の装
置８1 と同じである。
【００３８】先ず、ＦＲＰ板７について、引張り−引張
り疲労試験を行って、応力サイクル繰返し数とヤング率
との関係を求めたところ、図１０、線ｄで示す結果を得
た。
り疲労試験を行って、応力サイクル繰返し数とヤング率
との関係を求めたところ、図１０、線ｄで示す結果を得
た。
【００３９】この疲労試験条件は、最小引張り荷重３kg
ｆ／mm2 、最大引張り荷重２５kgｆ／mm2 、繰返し周波
数２０Ｈｚである。
ｆ／mm2 、最大引張り荷重２５kgｆ／mm2 、繰返し周波
数２０Ｈｚである。
【００４０】図１０、線ｄにおいて、応力サイクル繰返
し数１０3 回まではＦＲＰ板７は無損傷であるためその
ヤング率は変化しないが、応力サイクル繰返し数が１０
3 回を超えると、ＦＲＰ板７の内部にはクラックが発生
したり、カーボン繊維および非晶質金属線４とエポキシ
樹脂マトリックスとの間に界面剥離等が発生するため、
そのヤング率が下降し始め、このヤング率の下降現象は
応力サイクル繰返し数の増加に伴い略比例的に増進さ
れ、そして応力サイクル繰返し数５×１０6 回でＦＲＰ
板７は破断する。
し数１０3 回まではＦＲＰ板７は無損傷であるためその
ヤング率は変化しないが、応力サイクル繰返し数が１０
3 回を超えると、ＦＲＰ板７の内部にはクラックが発生
したり、カーボン繊維および非晶質金属線４とエポキシ
樹脂マトリックスとの間に界面剥離等が発生するため、
そのヤング率が下降し始め、このヤング率の下降現象は
応力サイクル繰返し数の増加に伴い略比例的に増進さ
れ、そして応力サイクル繰返し数５×１０6 回でＦＲＰ
板７は破断する。
【００４１】次に、前記同様のＦＲＰ板７について前記
同様の疲労試験を行い、所定の応力サイクル繰返し数毎
に非晶質金属線４の応力を測定した。
同様の疲労試験を行い、所定の応力サイクル繰返し数毎
に非晶質金属線４の応力を測定した。
【００４２】非晶質金属線４の応力測定に当っては、図
８に示すようにコア９の両脚部９ａ端面をＦＲＰ板７の
表面に当て、発振器１を、直流磁界成分を含まないサイ
ン波、周波数１ｋＨｚ、ピーク間電圧、つまり１周期に
おけるピークおよびピーク間の電圧１５Ｖp-p の発振条
件で作動させて励磁コイル２に非晶質金属線４の保磁力
Ｈｃを超える交流磁界Ｈを付与した。これによりコア９
および非晶質金属線４間に磁路が形成され、検知コイル
３に交流起電力Ｖ2 が誘起される。この交流起電力Ｖ2
をスペクトルアナライザ１０に入力し、次いで演算器１
１より、高調波成分である第３，第５，第７，第９調波
成分の実効値Ｅｖ１、即ち、［数８］に示すように、
８に示すようにコア９の両脚部９ａ端面をＦＲＰ板７の
表面に当て、発振器１を、直流磁界成分を含まないサイ
ン波、周波数１ｋＨｚ、ピーク間電圧、つまり１周期に
おけるピークおよびピーク間の電圧１５Ｖp-p の発振条
件で作動させて励磁コイル２に非晶質金属線４の保磁力
Ｈｃを超える交流磁界Ｈを付与した。これによりコア９
および非晶質金属線４間に磁路が形成され、検知コイル
３に交流起電力Ｖ2 が誘起される。この交流起電力Ｖ2
をスペクトルアナライザ１０に入力し、次いで演算器１
１より、高調波成分である第３，第５，第７，第９調波
成分の実効値Ｅｖ１、即ち、［数８］に示すように、
【００４３】
【数８】 を出力させ、これを非晶質金属線４の応力測定量とし
た。
た。
【００４４】そして、応力サイクル繰返し数と実効値Ｅ
ｖ１との関係を求めたところ、図１０、線ｅ1 の結果を
得た。
ｖ１との関係を求めたところ、図１０、線ｅ1 の結果を
得た。
【００４５】図１０、線ｅ1 において、実効値Ｅｖ１は
応力サイクル繰返し数が１０3 回までは一定であり、こ
れによりＦＲＰ板７は無損傷であることが判る。そして
応力サイクル繰返し数が１０3 回を超えると、実効値Ｅ
ｖ１は下降し始める。これは、ＦＲＰ板７内部にクラッ
ク等が発生したため、非晶質金属線４に対する拘束力が
低下し、それに起因して非晶質金属線４の応力が低下す
ると共に交流磁界下での磁歪振動現象に対する抑制が緩
和されたことに因る。このことからＦＲＰ板７に内部損
傷が発生したことが判る。
応力サイクル繰返し数が１０3 回までは一定であり、こ
れによりＦＲＰ板７は無損傷であることが判る。そして
応力サイクル繰返し数が１０3 回を超えると、実効値Ｅ
ｖ１は下降し始める。これは、ＦＲＰ板７内部にクラッ
ク等が発生したため、非晶質金属線４に対する拘束力が
低下し、それに起因して非晶質金属線４の応力が低下す
ると共に交流磁界下での磁歪振動現象に対する抑制が緩
和されたことに因る。このことからＦＲＰ板７に内部損
傷が発生したことが判る。
【００４６】そして応力サイクル繰返し数が１０3 回を
超えてさらに増加すると、実効値Ｅｖ１は、ＦＲＰ板７
のヤング率の低下と略同等の勾配を以て低下する。即
ち、実効値Ｅｖ１はＦＲＰ板７の内部損傷の程度を適確
に物語っている。
超えてさらに増加すると、実効値Ｅｖ１は、ＦＲＰ板７
のヤング率の低下と略同等の勾配を以て低下する。即
ち、実効値Ｅｖ１はＦＲＰ板７の内部損傷の程度を適確
に物語っている。
【００４７】したがって、ＦＲＰ板７に埋設された非晶
質金属線４の応力を測定することによって、ＦＲＰ板７
の内部損傷の有無およびその内部損傷の程度を正確に知
ることができる。
質金属線４の応力を測定することによって、ＦＲＰ板７
の内部損傷の有無およびその内部損傷の程度を正確に知
ることができる。
【００４８】図１０、線ｅ2 は、図９の応力測定装置８
2 を用い、第３調波成分が非晶質金属線４の応力情報を
十分に、且つ正確に含んでいることから第３調波成分の
実効値Ｅｖ２＝Ｅ3 を非晶質金属線４の応力測定量とし
た場合である。この場合にも、前記実効値Ｅｖ１を応力
測定量としたときと同様の結果が得られることが判る。
2 を用い、第３調波成分が非晶質金属線４の応力情報を
十分に、且つ正確に含んでいることから第３調波成分の
実効値Ｅｖ２＝Ｅ3 を非晶質金属線４の応力測定量とし
た場合である。この場合にも、前記実効値Ｅｖ１を応力
測定量としたときと同様の結果が得られることが判る。
【００４９】図１０、線ｆは、図８の応力測定装置８1
を用い、高調波成分、したがって第３，第５，第７，第
９調波成分のひずみ率Ｋ、即ち、［数９］に示す、
を用い、高調波成分、したがって第３，第５，第７，第
９調波成分のひずみ率Ｋ、即ち、［数９］に示す、
【００５０】
【数９】 を非晶質金属線４の応力測定量とした場合である。この
場合にも、前記実効値Ｅｖ１，Ｅｖ２を応力測定量とし
たときと同様の傾向が見られる。
場合にも、前記実効値Ｅｖ１，Ｅｖ２を応力測定量とし
たときと同様の傾向が見られる。
【００５１】非晶質金属線４を含むＦＲＰ板７において
は、応力サイクル繰返し数が１０3回を超えると、［数
９］の分子側、つまり高調波成分の実効値Ｅｖ１は図１
０、線ｅ1 で示すように小さくなり、且つ分母側、つま
り基本波成分の実効値Ｅ1 は図１１に示すように大きく
なる。
は、応力サイクル繰返し数が１０3回を超えると、［数
９］の分子側、つまり高調波成分の実効値Ｅｖ１は図１
０、線ｅ1 で示すように小さくなり、且つ分母側、つま
り基本波成分の実効値Ｅ1 は図１１に示すように大きく
なる。
【００５２】そのため、応力サイクル繰返し数１０3 回
を超えたときのひずみ率Ｋの低下率の方が実効値Ｅｖ１
の低下率よりも大きくなり、したがって前記構成のＦＲ
Ｐ板７の内部損傷測定に当っては、その測定量としてひ
ずみ率Ｋを用いた方がより高感度な測定を行うことがで
きる。
を超えたときのひずみ率Ｋの低下率の方が実効値Ｅｖ１
の低下率よりも大きくなり、したがって前記構成のＦＲ
Ｐ板７の内部損傷測定に当っては、その測定量としてひ
ずみ率Ｋを用いた方がより高感度な測定を行うことがで
きる。
【００５３】図１２は比較例を示し、線ｇ1 は、図３に
示すピーク間電圧Ｖｍ１−Ｖｍ２を非晶質金属線４の応
力測定量とした場合を示し、また線ｇ2 は第５調波成分
の実効値Ｅ5 を非晶質金属線４の応力測定量とした場合
を示す。
示すピーク間電圧Ｖｍ１−Ｖｍ２を非晶質金属線４の応
力測定量とした場合を示し、また線ｇ2 は第５調波成分
の実効値Ｅ5 を非晶質金属線４の応力測定量とした場合
を示す。
【００５４】線ｇ1 の場合は、応力サイクル繰返し数１
０3 回を境とした折曲点が不明確である。また線ｇ2 の
場合は、応力サイクル繰返し数１０3 回を境とした折曲
点は明確であるが、一度は下降した実効値Ｅ5 が応力サ
イクル繰返し数約７．５×１０4 回を境に上昇し始め
る、といった変則的な変化を示し、したがって最低実効
値の両側では非晶質金属線４の応力が異なるにも拘ら
ず、同一実効値が測定されることがあり、これではＦＲ
Ｐ板７の内部損傷の程度を、例えば応力サイクル繰返し
数約３×１０4 回以上において正確に知ることができな
い。
０3 回を境とした折曲点が不明確である。また線ｇ2 の
場合は、応力サイクル繰返し数１０3 回を境とした折曲
点は明確であるが、一度は下降した実効値Ｅ5 が応力サ
イクル繰返し数約７．５×１０4 回を境に上昇し始め
る、といった変則的な変化を示し、したがって最低実効
値の両側では非晶質金属線４の応力が異なるにも拘ら
ず、同一実効値が測定されることがあり、これではＦＲ
Ｐ板７の内部損傷の程度を、例えば応力サイクル繰返し
数約３×１０4 回以上において正確に知ることができな
い。
【００５５】図１３は、従来例に対応する他の比較例を
示し、第３，第５調波成分の実効値Ｅ3 ，Ｅ5 の比Ｅ3
／Ｅ5 を非晶質金属線４の応力測定値とした場合を示
す。この場合にも、ピーク値の両側では非晶質金属線４
の応力が異なるにも拘らず同一比Ｅ3 ／Ｅ5 が得られ、
したがって前記同様の不具合を生じる。
示し、第３，第５調波成分の実効値Ｅ3 ，Ｅ5 の比Ｅ3
／Ｅ5 を非晶質金属線４の応力測定値とした場合を示
す。この場合にも、ピーク値の両側では非晶質金属線４
の応力が異なるにも拘らず同一比Ｅ3 ／Ｅ5 が得られ、
したがって前記同様の不具合を生じる。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような特定の手
段を採用することによって、磁性体の応力を高精度で測
定することができ、したがって微小応力変化を正確に検
知することができる。
段を採用することによって、磁性体の応力を高精度で測
定することができ、したがって微小応力変化を正確に検
知することができる。
【図１】応力測定方法の原理図である。
【図２】軟磁性金属線の磁化曲線図である。
【図３】交流起電力Ｖ2 の波形図である。
【図４】応力と高調波成分の実効値Ｅｖ１，Ｅｖ２との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】応力と高調波成分のひずみ率Ｋとの関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】繊維強化プラスチック板において、カーボン繊
維クロスと非晶質金属線との関係を示す説明図である。
維クロスと非晶質金属線との関係を示す説明図である。
【図７】非晶質金属線を埋設した繊維強化プラスチック
板の斜視図である。
板の斜視図である。
【図８】応力測定装置の一例を示す概略図である。
【図９】応力測定装置の他例を示す概略図である。
【図１０】応力サイクル繰返し数と、ヤング率、高調波
成分の実効値Ｅｖ１，Ｅｖ２およびひずみ率Ｋとの関係
を示すグラフである。
成分の実効値Ｅｖ１，Ｅｖ２およびひずみ率Ｋとの関係
を示すグラフである。
【図１１】応力サイクル繰返し数と基本波成分の実効値
Ｅ1 との関係を示すグラフである。
Ｅ1 との関係を示すグラフである。
【図１２】応力サイクル繰返し数と、ヤング率、ピーク
間電圧Ｖｍ１−Ｖｍ２および第５調波成分の実効値Ｅ5
との関係を示すグラフである。
間電圧Ｖｍ１−Ｖｍ２および第５調波成分の実効値Ｅ5
との関係を示すグラフである。
【図１３】応力サイクル繰返し数と第３，第５調波成分
の実効値の比Ｅ3 ／Ｅ5 との関係を示すグラフである。
の実効値の比Ｅ3 ／Ｅ5 との関係を示すグラフである。
２ 励磁コイル ３ 検知コイル ４ 軟磁性金属線（磁性体） ７ 繊維強化プラスチック板 １０ スペクトルアナライザ １１ 演算器 １２ 狭帯域フィルタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−142130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−15583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−162726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−101527（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/00 G01L 1/12
Claims (5)
- 【請求項１】 励磁コイル（２）を用いて測定対象であ
る磁性体（４）に、その磁性体（４）の保磁力を超える
交流磁界を付与して、検知コイル（３）に前記磁性体
（４）を介し交流起電力を誘起させ、その交流起電力の
波形において、前記磁性体（４）の応力情報を含む高調
波成分として第３，第５，第７および第９調波成分を選
定し、それら第３，第５，第７および第９調波成分の実
効値Ｅ 3 ，Ｅ 5 ，Ｅ 7 ，Ｅ 9 の和である実効値Ｅｖ１を
測定量とすることを特徴とする磁性体の応力測定方法。 - 【請求項２】 励磁コイル（２）を用いて測定対象であ
る磁性体（４）に、その磁性体（４）の保磁力を超える
交流磁界を付与して、検知コイル（３）に前記磁性体
（４）を介し交流起電力を誘起させ、その交流起電力の
波形において、前記磁性体（４）の応力情報を含む一つ
以上の高調波成分のひずみ率Ｋを測定量とすることを特
徴とする磁性体の応力測定方法。 - 【請求項３】 前記ひずみ率Ｋは、前記検知コイル
（３）に接続されたスペクトルアナライザ（１０）およ
びそのスペクトルアナライザ（１０）に接続された演算
器（１１）を介して出力される、請求項２記載の磁性体
の応力測定方法。 - 【請求項４】 前記ひずみ率Ｋは、基本波成分の実効値
Ｅ1 と、第３，第５，第７および第９調波成分の実効値
Ｅ3 ，Ｅ5 ，Ｅ7 ，Ｅ9 に基づいて求められる、請求項
２または３記載の磁性体の応力測定方法。 - 【請求項５】 前記磁性体（４）は、繊維強化プラスチ
ック板（７）に埋設されると共に引張り荷重を付与され
ている軟磁性金属線である、請求項１，２，３または４
記載の磁性体の応力測定方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00677194A JP3266727B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 磁性体の応力測定方法 |
| DE69520608T DE69520608T2 (de) | 1994-01-26 | 1995-01-26 | Messung der Zugspannung eines magnetischen Materials und Fehlererkennung in von magnetischem Material versehenen faserverstärkten Kunststoffstrukturen und Klebeelementen |
| US08/381,687 US5640088A (en) | 1994-01-26 | 1995-01-26 | Process for measuring stress of magnetic materials, FRP member whose internal damage is detectable, and adhesive layer forming adhesive member whose internal defection is detectable |
| EP95300469A EP0666470B1 (en) | 1994-01-26 | 1995-01-26 | Stress measurement of magnetic materials, and FRP and adhesive members with such material for defect detection |
| US08/815,471 US6127822A (en) | 1994-01-26 | 1997-03-11 | Adhesive member for forming an adhesive layer between two members and capable of detecting an internal defect in the adhesive layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00677194A JP3266727B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 磁性体の応力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209099A JPH07209099A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3266727B2 true JP3266727B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=11647444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00677194A Expired - Fee Related JP3266727B2 (ja) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | 磁性体の応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266727B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8250928B2 (en) * | 2008-07-09 | 2012-08-28 | The Boeing Company | Measurement of strain in an adhesively bonded joint including magnetostrictive material |
| WO2015088372A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | The Federal State Autonomous Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" | Mechanical stress sensor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535946B2 (ja) * | 1973-06-07 | 1978-03-03 | ||
| JPS56101527A (en) * | 1980-01-17 | 1981-08-14 | Yazaki Corp | Measuring device of stress |
| JPS61162726A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 応力検出装置 |
| JP3197925B2 (ja) * | 1991-11-25 | 2001-08-13 | 本田技研工業株式会社 | Ｆｒｐ部材の疲労破壊事前検出方法 |
-
1994
- 1994-01-26 JP JP00677194A patent/JP3266727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07209099A (ja) | 1995-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6127822A (en) | Adhesive member for forming an adhesive layer between two members and capable of detecting an internal defect in the adhesive layer | |
| Makowska et al. | Prediction of the mechanical properties of P91 steel by means of magneto-acoustic emission and acoustic birefringence | |
| CN112903162B (zh) | 一种利用矫顽力评价天然气管道环焊缝残余应力分布特征的方法 | |
| US5640088A (en) | Process for measuring stress of magnetic materials, FRP member whose internal damage is detectable, and adhesive layer forming adhesive member whose internal defection is detectable | |
| Ahmed et al. | Finite element analysis of magnetostrictive energy harvesting concept device utilizing thermodynamic magneto-mechanical model | |
| Lachowicz et al. | Magnetostriction of amorphous magnetic materials | |
| JP3266727B2 (ja) | 磁性体の応力測定方法 | |
| CA2325222C (en) | Nondestructive fatigue test method for ferromagnetic construction materials | |
| Hilgert et al. | Neural-network-based model for dynamic hysteresis in the magnetostriction of electrical steel under sinusoidal induction | |
| Datta et al. | Saturation and engineering magnetostriction of an iron‐base amorphous alloy for power applications | |
| JP3910222B2 (ja) | 疲労度測定装置 | |
| CN112861399A (zh) | 一种干式铁心电抗器振动缺陷检测定位方法及装置 | |
| JP3223596B2 (ja) | 金属材料内の変形挙動検出方法及び装置 | |
| JP3406045B2 (ja) | 内部損傷検知可能なｆｒｐ部材 | |
| Augustyniak et al. | Assessment with mechanical Barkhausen effect of residual stress in grain oriented polycrystalline 3% Si-Fe sheet | |
| Dhar et al. | Magnetizing frequency dependence of magneto-acoustic emission in pipeline steel | |
| Son et al. | Force sensor making use of changes in the maximum induction of an amorphous alloy | |
| Shen et al. | Sensitive stress sensor using amorphous magnetostrictive wires on both ends fixed double beam and diaphragm | |
| Scherrer | Characterizing Mechanical Properties of Metal-Amorphous Nanocomposite Ribbons With Resonance Testing and Finite Element Analysis | |
| JPH07316518A (ja) | 内部欠陥検知可能な接着層形成用接着部材 | |
| JP3173365B2 (ja) | 磁歪効果を利用した応力測定方法 | |
| JP7454165B2 (ja) | 磁性体材料計測プローブおよび磁性体材料計測装置 | |
| Dhar et al. | Flux density dependence of magneto‐acoustic emission in pipeline steel | |
| Joyce et al. | Crack length measurement during rapid crack growth using an alternating-current potential difference method | |
| Preis et al. | Numerical simulation and design of a fluxset sensor by finite element method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |