JP4476746B2 - 鉄系壁裏面の腐食・減肉検査方法 - Google Patents
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また、配管等の内面腐食を検査するのに、超音波探傷器の探傷子を管表面に沿い走査させてエコー波を測定し、そのエコー波の波形解析から管内面の腐食を判定することも知られている(特許文献1)。
また、超音波探傷法では、探傷子の接触圧力に起因するバラツキが大きく精度に問題がある。
(2)バイアス磁界用コイルが発生するバイアス磁界に対し、鉄系壁もその磁界の回路の一部となり、バイアス磁界の強さが壁裏面の腐食・減肉の程度に応じて変化する。このバイアス磁界が磁気インピーダンス効果素子としてのアモルファスワイヤ内を軸方向に通過するから、励磁電流による円周方向磁界が円周方向からずらされ、そのずれの程度が壁裏面の腐食・減肉の程度に応じて変化される。従って、磁気インピーダンス効果素子の出力変化が壁裏面の腐食・減肉の程度に相関し、その出力変化から壁裏面の腐食・減肉の程度を判定できる。
(3)負帰還をかけることにより出力を安定化できる。
(4)磁気インピーダンス効果素子と鉄系壁とをループに含む磁気回路に交流磁界をかけると、磁気インピーダンス効果素子内の軸方向にこの交流磁界が通過し、壁裏面の腐食による透磁率の変化や壁厚の変化に基づく壁の磁気抵抗の変化でその通過交流磁界の強度がその腐食・減肉の程度に応じて変化されるから、磁気インピーダンス効果素子の励磁電流による円周方向磁界が壁裏面の腐食・減肉の程度に応じて円周方向からずらされる。従って、磁気インピーダンス効果素子の出力変化から壁裏面の腐食・減肉程度を判定できる。
(5)磁気インピーダンス効果素子内を軸方向に通過する地磁気成分等の外部ノイズは壁裏面の腐食・減肉によって変化することはない。また、検波回路のダイオード等の回路素子の温度変化等に起因して発生する内部ノイズは差動増幅型磁気センサを使用することすることにより打ち消すことができる。
これら(1)〜(5)により、壁裏面を腐食・減肉に対し壁表面側から容易に、しかもノイズの影響を受けることなく良好な精度で検査できる。
図1−1の(イ)は本発明において使用する磁気センサの一例の回路図を示し、図1−1の(ロ)は図1−1の(イ)の点線枠内を説明するための図面を示している。
図1−1において、1は磁気インピーダンス効果素子ワイヤであり、自発磁化の方向がワイヤ周方向に対し互いに逆方向の磁区が交互に磁壁で隔てられた構成の外殻部を有する、零磁歪乃至は負磁歪のアモルファス合金ワイヤが使用される。
2は磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を通電するための高周波電源であり、磁気インピーダンス効果素子としてのアモルファスワイヤに高周波励磁電流を流したときに発生するワイヤ両端間出力電圧中のインダクタンス電圧分は、ワイヤの横断面内に生じる円周方向磁束によって上記の円周方向に易磁化性の外殻部が円周方向に磁化されることに起因して発生する。従って、周方向透磁率μθは同外殻部の円周方向の磁化に依存する。
3は磁気インピーダンス効果素子1にバイアス磁界をかけるためのバイアス磁界用コイル、wは鉄系壁であり、バイアス磁界用コイル3に加えられる起磁力により磁気インピーダンス効果素子1及び鉄系壁wを磁界回路のループの一部としてバイアス磁界が発生される。この場合、磁気インピーダンス効果素子1の磁気抵抗をRa、壁wの磁気抵抗をRb、バイアス磁界用コイル3のコアの磁気抵抗をRc、バイアス磁界用コイル3に加えられる起磁力をNIとすると、磁気インピーダンス効果素子1を通るバイアス磁界Hoは、
Ho=NI/〔(Ra・Rc/Rb)+Rc+Ra〕
で与えられる。
Aは絶縁基板を示し、磁気インピーダンス効果素子1、励磁用電源2、負帰還用コイル7、バイアス磁界用コイル3、復調回路4、演算増幅回路5等が搭載されている。
この場合、鉄系壁裏面に腐食・減肉が生じていると、その腐食・減肉が一様でなく場所によって異なっているために、磁気センサの移動に伴い、透磁率の変化や壁厚の変化に基づき壁wの磁気抵抗Rbが変化し、磁気インピーダンス効果素子1を軸方向に通る前記のバイアス磁界Hoが変化し、前記励磁電流に基づく搬送波が壁裏面の腐食・減肉に基づく情報(信号波)で変調された被変調波が磁気インピーダンス効果素子1の出力端に出力される。この被変調波が復調回路4で復調され、更に演算増幅回路5で増幅されてセンサ出力が得られる。
このセンサ出力を信号入力端である磁気インピーダンス効果素子に負帰還させているから、センサ出力を安定化できる。
このセンサ出力は、鉄系壁裏面の腐食・減肉に基づく壁の磁気抵抗の変化に対応した腐食・減肉情報となるから、センサ出力から壁裏面の腐食・減肉程度を評価できる。
なお、上記バイアス磁界Hoには直流磁界の外、交流ないしは高周波磁界も使用できる。
而して、請求項2の鉄系壁裏面の腐食・減肉検査方法によれば、前記バイアス磁界用コイルを省略し、またはバイアス磁界をかけることなく、磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を通電し、該素子端出力の検波分をセンサ出力とする磁気センサを鉄系壁表面に沿って移動させ、この移動中の磁気センサの出力変化から壁裏面の腐食・減肉の判定を行うことができる。
図2−1において、図1と同一の符号は同一の構成要素を示し、1は磁気インピーダンス効果素子としてのアモルファスワイヤ、2は高周波励磁用電源、3はバイアス磁界用コイル、70は負帰還回路、7は負帰還用コイル、4は復調回路、5は演算増幅回路、wは鉄系壁、Aは絶縁基板である。
8は交流磁界用コイル、80は交流電源であり、磁気インピーダンス効果素子1及び鉄系壁wをループに含む磁気回路に交流磁界を発生させるために設けられている。交流電源80に代え直流電源を使用し、直流磁界を使用することもできる。
図3の(ニ)は図3の(ハ)に対し、0点調整により原点を通る直線特性としたものである。
この場合、鉄系壁裏面に腐食・減肉が生じていると、その腐食・減肉が一様でなく場所によつて異なるために、磁気センサの移動に伴い、透磁率の変化や壁厚の変化に基づき壁の磁気抵抗が変化し、磁気インピーダンス効果素子1を軸方向に通る前記の交流磁界Hacが図4のHxに示すように変化され、図4のExで示す信号出力がセンサ出力端に出力される。このセンサ出力は、鉄系壁裏面の腐食・減肉に基づく壁の磁気抵抗の変化に対応した腐食・減肉情報であるから、センサ出力から壁裏面の腐食程度を評価できる。
検波せずに、励磁信号に同期させたサンプリングを行う方法も使用できる。
上記の実施例では、被変調波の復調によって壁裏面腐食情報(信号)を取り出しているが、これに限定されず、磁気インピーダンス効果素子の出力から壁裏面腐食情報を検波し得るもので適宜の検波手段を使用できる。
図5において、100は基板チツプであり、例えばセラミックス板を使用できる。101は基板片の片面に設けた電極であり、磁気インピーダンス効果素子接続用突部102を備えている。この電極は導電ペースト、例えば銀ペーストの印刷・焼付けにより設けることができる。1xは電極101,101の突部102,102間にはんだ付けや溶接により接続した磁気インピーダンス効果素子であり、前記した通り零磁歪乃至負磁歪のアモルファスワイヤ、アモルファスリボン、スパッタ膜等を使用できる。103はC型鉄芯、7xはC型鉄芯に巻装した負帰還用コイル、3xは同じくバイアス磁界用コイルであり、磁気インピーダンス効果素子1xとC型鉄芯103とでループ磁気回路を構成するように、C型鉄芯103の両端を基板片100の他面に接着剤等で固定してある。鉄芯材料としては、残留磁束密度の小さい磁性体であればよく、例えば、パーマロイ、フェライト、鉄、アモルファス磁性合金の他、磁性体粉末混合プラスチック等を挙げることができる。
図2−1に示すセンサにおいて、負帰還用コイル7及びバイアス磁界用コイル3並びに交流磁界用コイル8をC型鉄芯に巻き付けることができる。
また、復調回路の回路素子、例えばダイオードの温度変化に基づく内部ノイズも差動式磁気センサの使用により排除できる。
図6は差動式磁気センサの一例を示し、位置的にずらせた2個の磁気インピーダンス効果素子1a,1bの各磁気インピーダンス効果素子1a,1bの出力端に復調回路4a,4bを接続し、両復調回路の出力端を演算差動増幅回路50に接続し、演算差動増幅回路50の出力を両磁気インピーダンス効果素子1a,1bに各負帰還用コイル7a,7bを経て負帰還させ、各磁気インピーダンス効果素子1a,1bに電源+Vccでバイアス磁界用コイル3a,3bよりバイアス磁界をかけている。
図6において、例えば、両復調回路4a,4bに内部ノイズが発生しても、同相であるために差動増幅回路で打ち消されてしまい、センサ出力端には現れない。
なお、各磁気インピーダンス効果素子端の出力から検波される壁内面腐食情報値をH及びH’とすれば、差動増幅による出力はk〔H−H’〕(kは増幅ゲイン)となり、H、H’はずれた箇所での異なる腐食情報値であるから、〔H−H’〕は0でなく、増幅ゲインkのために充分なセンサ出力を得ることができる。
従って、図に示す差動式磁気センサを使用して請求項1の壁内面の腐食を検査すれば、N/S比を小さくでき高精度の検査が可能である。
ンピーダンス効果素子11,12,…に負帰還させ、直列接続のバイアス磁界用コイル31,32,…により+Vcc電源で各磁気インピーダンス効果素子11,12,…にバイアス磁界をかけるものを用いることができる。図7において、2は高周波励磁電源である。
1a 磁気インピーダンス効果素子
1b 磁気インピーダンス効果素子
11 磁気インピーダンス効果素子
12 磁気インピーダンス効果素子
13 磁気インピーダンス効果素子
14 磁気インピーダンス効果素子
w 鉄系壁
3 バイアス磁界用コイル
3a バイアス磁界用コイル
3b バイアス磁界用コイル
31 バイアス磁界用コイル
32 バイアス磁界用コイル
33 バイアス磁界用コイル
34 バイアス磁界用コイル
4 検波回路
4a 検波回路
4b 検波回路
8 交流磁界用コイル
Claims (3)
- 磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界用コイルを付設し、バイアス磁界をかけつつ磁気インピーダンス効果素子に励磁電流を通電し、該励磁電流に基づく前記磁気インピーダンス効果素子断面の周方向磁界を同磁気インピーダンス効果素子の軸方向を通る被検出磁界で変調させて発生させた同磁気インピーダンス効果素子の端子電圧を復調してセンサ出力を得る磁気インピーダンス効果センサを鉄系壁表面に沿って移動させ、その移動中、バイアス磁界用コイルに加えられる起磁力により磁気インピーダンス効果素子と鉄系壁とのループ磁界回路に発生するループ磁界以外に磁気インピーダンス効果素子と鉄系壁とのループ磁界回路に交流磁界または直流磁界の前記とは別のループ磁界を印加し、両ループ磁界を被検出磁界とし、この被検出磁界の変化に応じて生じる前記センサ出力の変化から鉄系壁裏面の腐食・減肉の判定を行うことを特徴とする鉄系壁裏面の腐食・減肉検査方法。
- 磁気インピーダンス効果センサとして、2個または2組のインピーダンス効果素子の両素子または両組の素子の検出出力を差動増幅する差動式磁気インピーダンス効果センサを使用することを特徴とする請求項1何れか記載の鉄系壁裏面の腐食・減肉検査方法。
- 鉄系壁が鉄系の管壁であることを特徴とする請求項1〜2何れか記載の鉄系壁裏面の腐食・減肉検査方法。
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