JP6332162B2 - 電流の測定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気測定に関する技術分野に関し、特に、金属板表面から流れ出る電流を測定する電流の測定方法および装置に関するものである。

一般に、界面での現象を、正確に観察あるいは測定するには困難が伴う。図１は、２枚の重なった金属板に電圧が印加されて電流が流れている様子を示す図である。また、図２は、金属板が溶液に浸漬されて腐食する様子を示す図である。

例えば、図１に示すように、金属板Ａの上に金属板Ｂが重なった状態で電圧が印加されて電流が流れている場合、金属板間に複数の通電部（図１では、３つの通電部）があるとき、合計した電流値I_totalは測定可能であるものの、通電部のそれぞれの位置を特定し、通電部毎にそれぞれ流れている電流値（I_１、I_２、I_３）を正確に求めることは困難である。

また、図２に示すように金属板が溶液に浸漬されて腐食している場合、アノード部では酸化反応が起きており、金属板表面から溶液へ金属板の原子Ｍが陽イオンＭ^ｎ+となって溶解する。また、カソード部では還元反応が起きている。つまり、アノード部では金属板から溶液へ、カソード部では溶液から金属板へ電流が流れている。ここで電流が流れている部位および電流値がわかれば、腐食している場所およびその程度を知ることができるが、金属板表面から外部の環境へ流れている電流を直接正確に測定することは困難である。

図１に示す場合では、特許文献１に、一方の金属板表面の電位分布を測定し、その電位分布から通電部の位置を測定する技術が開示されている。

以下に、「発明を実施するための形態」において参照する非特許文献を含めて、先行技術文献を示す。

特開２００７−１３９７５０号公報

「数値計算 理工系の基礎数学８」、高橋大輔、岩波書店、pp. 90−96、2000」

特許文献１に開示されている技術は、重ねられた２枚の金属板に電流が流れた場合、どちらか一方の金属板表面に生じた電位分布から通電部の位置を求める方法である。金属板の幅方向、長さ方向、板厚方向を、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向とし、ｘ、ｙ方向の微小領域毎に「電流の発散」を求め、発散の正負によって、通電部の位置を求めるものである。

板表面で測定された２次元（ｘ，ｙ）の電位分布をV（ｘ，ｙ）とし、板の導電率をσとすると、電流密度の分布ｉ（ｘ，ｙ）は、（Ａ）式で与えられる。

そして、求められた電流密度の分布から、以下の（Ｂ）式のように、電流の発散Ｄ（divergence）が得られる。

ここで、特許文献１では金属板表面に半田付け等で接続された導線によって、金属板表面の電位が測定できることが示されている。

特許文献１は、(Ｂ)式のＤが正あるいは負の値となる部分を通電部と判断するもので、Ｄは通電部に流れる電流値に正確には対応していない。したがって、通電部に流れる電流値を測定された電位から直接正確に知ることはできない。

さらに、特許文献１の測定方法では、板厚による電位の変化が考慮されていない。そのため、表面の電位分布を測定する金属板がある程度厚い場合には、板厚の影響を受けて表面の電位とその反対の面との電位が異なるため、測定による誤差が大きくなる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、電流測定手段を用いることなく、１枚の金属板表面の電流が流れている場所およびその値を求めることができる、電流の測定方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流値を求める電流の測定方法であって、
前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に電位の基準点および３点以上の電位測定点を決定し、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定し、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求めることを特徴とする電流の測定方法。

［２］ 上記［１］に記載の電流の測定方法において、
前記電位の基準点および４点の電位測定点を決定し、
前記電流値を演算によって求めるにあたっては、
以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定方法。

［３］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定方法であって、
前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に電位の基準点および３点以上の電位測定点を決定するステップ１と、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定するステップ２と、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求めるステップ３を有し、
前記ステップ１、ステップ２、およびステップ３をこの順序で繰り返すことによって金属板から流れ出す電流の分布を決定することを特徴とする電流の測定方法。

［４］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定方法であって、
前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面全エリアにわたる所定の電位測定点における電位測定を行うステップ０と、
前記電位測定点の内、電位の基準点および３点以上の電位測定点を決定するステップ１と、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定するステップ２と、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求めるステップ３を有し、
前記ステップ１、ステップ２、およびステップ３をこの順序で繰り返すことによって金属板から流れ出す電流の分布を決定することを特徴とする電流の測定方法。

［５］ 上記［３］または［４］に記載の電流の測定方法において、
前記ステップ１で電位の基準点および４点の電位測定点を決定し、
前記ステップ３で電流値を演算によって求めるにあたっては、
以下の（１）式で求めることを特徴とする電流分布の測定方法。

［６］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流値を求める電流の測定装置であって、
前記金属板の、電流が流れ出す面とは反対の面に設けられた電位の基準点および３点以上の電位測定点に接続される接続部と、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備することを特徴とする電流の測定装置。

［７］ 上記［６］に記載の電流の測定装置において、
前記接続部は、前記電位の基準点および４点の電位測定点に接続され、
前記電流値を演算によって求めるにあたっては、
以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。

［８］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に設けられた電位の基準点および３点以上の電位測定点に接続される接続部と、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
前記接続部を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定することを特徴とする電流の測定装置。

［９］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
前記金属板は電流が流れ出す面とは反対の面に所定の間隔で設けられた測定点を有し、
該測定点のうちの任意の一点を電位の基準点、該電位の基準点の周囲の３点以上の測定点を電位測定点とし、
前記電位の基準点および前記電位測定点に接続される接続部と、
前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
前記接続部を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定することを特徴とする電流の測定装置。

［１０］ 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
前記金属板は電流が流れ出す面とは反対の面に所定の間隔で設けられた測定点すべてに接続される接続部と、
該接続部を電位測定点として予めすべての電位を測定する電位計と、
測定した電位を記憶し記憶した電位データのうち、前記電位測定点の任意の一点を電位の基準点および該電位の基準点の周囲の３点以上を測定点とし、該電位の基準点と該３点以上の測定点に対応する記憶した電位データから前記基準点と前記測定点との電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
前記電位の基準点および該電位の基準点の周囲の３点以上の測定点を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定することを特徴とする電流の測定装置。

［１１］ 上記［８］〜［１０］のいずれか１項に記載の電流の測定装置において、
前記電位の基準点および４点の測定点を電位測定点とし、
前記電流値を演算によって求めるにあたっては、
以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。

本発明によれば、金属板表面から外部に流れ出ている電流を、金属板の裏面の電位分布から計算するようにしているので、電流計を用いることなく金属板表面から流れ出る電流の電流分布を誤差なく測定することができる。

２枚の重なった金属板に電圧が印加されて電流が流れている様子を示す図である。 金属板が溶液に浸漬されて腐食する様子を示す図である。 本発明の装置構成の一例を示す図である。 本発明を模式的に説明する図である。 電位測定用治具の一例を示す図である。 金属板の裏面に所定の間隔で設けた電極を用いた測定例を示す図である。 本発明の処理手順の一例を示す図である。 本発明の処理手順の他の一例を示す図である。 本実施例を説明する図である。 本実施例におけるC-実験値とC-計算値の比較を示す図である。 実施例における電流の実験値と推定値の比較を示す図である。 定数Cを考慮しない場合の電流の推定値と実験値の比較を示す図である。

前述したとおり、外部の環境と接触している金属板一方の面(以下、表面とも称する)から外部の環境へ流れている電流を直接測定すること、特に常時測定し続けることは困難である。しかし、金属板の表面とは反対の面(以下、裏面とも称する)、すなわち外部の環境とは接触していない面から電流を測定することが出来れば、金属板の腐食部位や程度を知ることが出来る。ここで、金属板の表面から外部環境へ流れ出す電流を測定するために、裏面から電位を測定することで、金属板から流れ出す電流を求めることが出来る。

しかし、金属板が厚い場合、板厚の影響を受けて正確な電流値が求められない。金属板の板厚が１．０ｍｍ未満の場合は、ｚ方向(板厚方向)の電位変化が小さいので、金属板の測定面で測定された電位から、金属板表面から流れ出す電流を求めることができるが、板厚が約１．０ｍｍ以上の場合、ｚ方向の電位の変化が大きくなり、金属板裏面で測定された電位から金属板表面から流れる電流を正確に求めることができない。

そこで、本発明者らが鋭意研究した結果、金属板の裏面の複数の場所で電位を測定し、電位差から計算によって、金属板表面から流れ出す電流値を正確に求めることが出来ることを見出し本発明に想到した。

図３は、本発明の装置構成の一例を示す図である。図中、１は金属板、１５は導線、２０は電位計、３０は演算器をそれぞれ表す。

金属板１から流れ出ている電流の電流値を測定したい面（表面）の反対の面（裏面）に、電位差測定用の導線１５を複数設置し、電位計２０でそれぞれの電位を測定し、測定した電位に基づいて演算器３０で金属板表面から流れ出す電流値を演算する。電位計２０は、通常は２点間の電位を測定するものであるが、図３に示すように、多数の電位を同時に測定できるように多チャンネルの電位計を用いても良い。

ここで、金属板１の裏面の電位測定は、１点の電位の基準点および３点以上の電位測定点で行う。電位測定点が２点以下では正確に電流が計算できないためである。なお、電位測定点の数が多ければより正確な電流値が計算できることは言うまでもないが、一方で計算自体が複雑になり、計算の負荷が大きくなるばかりでなく、計算結果の精度が計算の負荷に対して見合うほど良くならない。したがって、ここでは１点の電位の基準点および４点の電位測定点の場合を例に、以下に説明する。

図４は、本発明を模式的に説明する図である。図４（ａ）および（ｂ）は、１枚の金属板１の表面を上から見た上面図、および上面図のＡ方向から金属板の側面を見た側面図をそれぞれ表している。

図４（ａ）に示すように、電位の基準点ｐ(以下、単に基準点とも称する)と４点の電位測定点(それぞれａ，ｂ,ｃ,ｄとする)が配置される。（１）式の導出の容易さから、４点の電位測定点は、ｘ、ｙ座標において略ひし形に配置される。すなわち、図４（ａ）に示すように、電位測定点ａ,ｃを結ぶ線分ａｃと電位測定点ｂ, ｄを結ぶ線分ｂｄが基準点ｐの位置で直交するように配置されることが重要である。このように線分ａｃと線分ｂｄが基準点ｐの位置で直交するように配置されていれば、線分ａｃ、線分ｂｄがそれぞれｘ軸、ｙ軸と平行になっていなくてもよい。なお、測定点が３点または５点以上の場合でも電流値の計算は可能であるが、座標系が直交しないので、計算が複雑になり、また計算量も増える。

電流を測定する金属板１の板厚をｔ、導電率をσとして、金属板１の幅方向、長さ方向、板厚方向を、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向とする。また、金属板１のｚ=0の面を裏面、ｚ=ｔの面を表面とする。そして、金属板１の表面が外部の環境に接触し、金属板１の表面から、外部の環境に電流が流れているとする。外部の環境は、各種液体やスラリー、空気を含む各種ガス雰囲気、各種類の金属等、測定対象となる金属板との間に電流が流れる媒体である。

外部へ電流が流れている金属板１の表面の中心位置の座標位置は（X,Y,t）、外部へ流れている電流値を推定する範囲は、図中で網掛けをした矩形（幅ΔX＝(ΔX₁＋ΔX₂)/2、長さΔY＝(ΔY₁＋ΔY₂)/2）の範囲である。そして、この範囲内から外部の環境に流れている電流値の総計をIとする。

金属板１と外部の環境との間で電流が流れる時、流れる電流の大きさに見合った電位分布が金属板１の裏面に発生する。この電位分布の状態を、電位計で測定する。ここで、金属板１の裏面の座標（X,Y,0）、（X−ΔX₂,Y,0）、（X+ΔX₁,Y,0）、（X,Y−ΔY₂,0）、（X,Y+ΔY₁,0）の5点で電位を測定する。

座標（X,Y,0）を電位の基準点（Ground）とし、（X−ΔX₂,Y,0）、（X+ΔX₁,Y,0）、（X,Y−ΔY₂,0）および（X,Y+ΔY₁,0）を測定点として、座標（X,Y,0）と（X−ΔX₂,Y,0）、（X+ΔX₁,Y,0）、（X,Y−ΔY₂,0）および（X,Y+ΔY₁,0）との間の電位差を、電位計を用いてそれぞれ測定し、各測定点の電位差を、それぞれV（X−ΔX₂）、V（X+ΔX₁）、V（Y−ΔY₂）およびV（Y+ΔY₁）とする。

このようにして測定された各測定点の電位から、金属板から流れ出る電流値Ｉを、次の（１）式で求める。（１）式は、前述した（Ｂ）式を差分法（例えば、非特許文献１を参照方）によって離散化して得られる。なお、（Ｂ）式の定義に従うと電流の発散Ｄは、金属板から外部へ電流が流れた場合に負、そして外部から金属板へ電流が流れた場合に正となるが、ここでは正負を逆にしている。

以上説明したように、本発明は、板表面から板外部に電流が流れている電流を、電流が外部に流れ出している面とは反対の面の電位分布から、正確に求める技術である。

ここで、ΔX、ΔYを可能な限り小さくした方が推定できる電流値の精度が高くなるが、実際には測定点を非常に狭い間隔で金属板に設けることは困難であるため、ΔX、ΔYは5.0[mm]以上とする。また、求められる電流値の精度が低くなるため、ΔX、ΔYは10.0[mm]以下とする。

なお、ここでは電位の基準点を、金属板の表面の中心位置(座標を（X,Y,0）)として説明したが、実際に電流を測定する場合は、電流が流れている領域の中心に基準点を設定できるとは限らない。しかし、本発明の原理からして、電位の基準点が（X−ΔX₂,Y,0）、（X+ΔX₁,Y,0）、（X,Y−ΔY₂,0）、（X,Y+ΔY₁,0）の範囲内にあり、かつΔX＝(ΔX₁＋ΔX₂)/2、ΔY＝(ΔY₁＋ΔY₂)/2という条件を満たしていればよい。

測定を簡便に行うために、電位の基準点および4点の測定点に相当する電極を、電位の基準点が（X−ΔX₂,Y,0）、（X+ΔX₁,Y,0）、（X,Y−ΔY₂,0）、（X,Y+ΔY₁,0）の範囲内にあり、かつΔX＝(ΔX₁＋ΔX₂)/2、ΔY＝(ΔY₁＋ΔY₂)/2という条件を満たすように配置した接続部を用意すれば、この接続部を金属板の裏面に確実に接触させることで、電位を測定することが出来、電流値を求めることが出来る。また、この接続部を移動させて電位を測定すれば、それぞれの場所での電流値を求めることが出来、これにより広い範囲の電流分布を得ることができる。

図５は、電位測定用治具の一例を示す図である。図５（ａ）は、電位測定用治具を用いた装置構成例、（ｂ）は、電位測定用治具の斜視図を示す。図中、１０は電位測定用治具、１５は導線、１０１は基板、１０２は端子、１０３はバネをそれぞれ表す。

電位測定用治具１０は、金属板１の接続部を容易に移動するための治具であり、金属板１の絶縁体等で形成された基板１０１に導線１５接続用の複数（図では５つ）の端子１０２を具備する。

そして、金属板１への導線１５の途中に、押付け用のバネ１０３を配置し金属板１の裏面との接続を確実なものとしている。金属板１の裏面に沿って電位測定用治具１０を移動させることによって、金属板１との接続部を移動させることができ広い範囲の電流分布を得ることができる。

また、予め金属板の裏面に電位測定用の電極を所定の間隔で複数設けておいてもよい。図６は、金属板の裏面に所定の間隔で設けた電極を用いた測定例を示す図である。図中、１は金属板、１０４は電極、１５は導線、２０は電位計、３０は演算器をそれぞれ示す。

金属板１の裏面に所定の間隔で設けた複数の電極１０４の中から電位を測定する電極１０４を選択し導線１５を接続することで、電位を測定することが可能になる。この時、電位の基準点を適宜選択すれば、その周囲の測定点との間の電位を測定することで、電流分布を得ることができる。

さらに、図６のように予め電極を所定の間隔で複数設けることは同じであるが、設けた電極１０４全てに導線１５を接続した状態で、同時に全ての測定点の電位を測定するようにしてもよい。すなわち、電位の基準点を一点決めて、その基準点に対する全ての電位測定点の電位を測定し、電位測定点間の電位差から電流値を求めるようにしてもよい。

この場合、電位の基準点は金属板１の測定点の中のひとつでも、金属板１の測定点以外の点としてもよい。また金属板１の外部に基準点を設けても良い。金属板１の測定点以外、または金属板１の外部に電位の基準点を設ける場合は、電位の基準点は接地させることが望ましい。

各測定点の、電位の基準点に対する電位を求めた後、測定点の任意の点をあらためて電流計算の基準点とし、当該電流計算の基準点とその周囲の測定点との電位差を再計算して、電流計算の基準点の周囲を流れる電流値を求めることができる。電流計算の基準点を適宜移動させることで、金属板１の電流分布を得ることができる。

このように構成することで、任意の時刻での電流分布を得ることも可能になる。金属板の電流分布が時間的に変化する場合には、より好適な構成である。

なお、電極の配置は、図６に示す正方格子以外にも、例えば斜方格子や六角格子のような配置としてもよい。

図７は、本発明の処理手順の一例を示す図である。図７のフローに従って処理手順例を説明する。

先ず、Step01で、電流が流れ出している面とは反対の面に電位の基準点および3点以上の電位測定点を決定する。そして、Step02で、決定した基準点と電位測定点との電位差をそれぞれ測定する。

そして、Step03で、Step02で測定した電位差に基づいて、前述の（１）式から金属板から流れ出す電流値を演算によって求める。これで、上記で決定した基準点と電位測定点とで決まるエリアから流れ出す電流値は演算できるが、金属板の他のエリアから流れ出す電流値を演算し電流分布を求めるためには、新しい電位の基準点および3点以上の電位測定点を決定する以降の処理、すなわちStep01〜Step03を繰り返す。

Step04で、求めたいエリア全ての電流値演算が終了したら、Step05で、電流分布を出力し処理を終了する。以上は、測定箇所を移動しながらStep01〜Step03を繰り返して金属板からの電流分布を求める手順を示した。

図８は、本発明の処理手順の他の一例を示す図である。電流分布を求めるエリア全てに予め電極を所定の間隔で複数設けて、同時に全ての電位測定を行なう点が先の処理手順とは異なっている。

すなわち、先の図７のStep01の前段に図８ではStep00として、全域での電位測定を先ず行い演算器の中に電位データとして記憶しておく。そして、Step01では演算器の中でソフト的に基準点および測定点を決定し、Step02では決定した基準点および測定点に対する電位データに基づいて電位差をそれぞれ測定する。

そして、測定した電位差に基づいて所定エリアから流れ出す電流値を演算（Step03）の後、Step01に戻りStep03までの処理を、Step04で求めたいエリア全ての電流値演算が終了と判断するまで繰り返す。Step05で電流分布を出力し処理を終了する点は同じである。

本発明を確かめるために行った実施例について、以下に説明を行う。図９は、本実施例を説明する図である。金属板として普通鋼の鋼板を用いた。図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ鋼板の表面を上から見た上面図、および鋼板を側面から見た側面図である。

図９に示すように、鋼板の幅方向、長さ方向、板厚方向を、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向とする。鋼板は、ｚ=0の面を裏面、ｚ=ｔの面を表面とする。以下、必要に応じて、諸元を[mm]で表す。

サンプルは、ｘ、ｙ方向に20[mm]の正方形、板厚ｔは、0.1[mm]、 0.5[mm]、 1.0[mm]、 5.0[mm]、および10.0[mm]の５種類とした。

鋼板の裏面の中心点の座標を(10,10,0)とする。ここで、ΔX₁=ΔX₂=ΔY₁=ΔY₂= d [mm]とし、各電位測定点の電位を測定する。ｄは2.5、5.0、7.5[mm]とした。つまり、ｄが2.5[mm]の場合は、ΔX₁=ΔX₂=ΔY₁=ΔY₂=2.5[mm]、ｄが5.0[mm]の場合は、ΔX₁=ΔX₂=ΔY₁=ΔY₂=5.0[mm]、ｄが7.5[mm]の場合は、ΔX₁=ΔX₂=ΔY₁=ΔY₂=7.5[mm]となる。

各電位測定点に、電位測定用の導線を接続する。電位測定点の各座標（X−ΔX₂, Y, 0）、（X+ΔX₁, Y, 0）、（X, Y−ΔY₂, 0）、（X, Y+ΔY₁, 0）は、前述のとおり、ｄ=2.5[mm]のときは、（7.5,10.0,0）、（12.5,10.0,0）、（10.0,7.5,0）、（10.0,12.5,0）、ｄ=5.0[mm]のときは、（5.0,10.0,0）、（15.0,10.0,0）、（10.0,5.0,0）、（10.0,15.0,0）、ｄ=7.5[mm]のときは、（2.5,10.0,0）、（17.5,10.0,0）、（10.0,2.5,0）、（10.0,17.5,0）となる。

鋼板裏面のこれらの座標に、確実に電位測定できるように、導線を半田付けで接続した。中心点（10,10,0）点を電位の基準点（Ground）として、（X−ΔX₂, Y, 0）、（X+ΔX₁, Y, 0）、（X, Y−ΔY₂, 0）、（X, Y+ΔY₁, 0）点で測定された電位の基準点との電位を、それぞれV（X−ΔX₂）、V（X+ΔX₁）、V（Y−ΔY₂）およびV（Y+ΔY₁）とする。また、S_x=S_y=dt[mm²]とした。

ここで、前記（１）式の定数Cが明らかになれば、金属板裏面の電位から、金属板表面から外部の環境に流れ出す電流値を知ることができる。そこで、金属板の表面と外部の環境との間に電流が流れる状況を作るために、金属板に電流が流れるように実験系を構成し、金属板の裏面の電位を測定した。すなわち、図４（ａ）に示すように、金属板に正（+）、負（−）の電極を取り付けて、金属板に電流が流れるようにした。

正（+）の給電用の導線（直径1mm）は、図中の太い点線で示すように、鋼板の4端面中心に半田付けで接続した。負（−）の給電用の導線は、図中の太い実線で示すように、鋼板の表面の座標（10、10、ｔ）に半田付けで接続した。給電部に電圧を印加すると、鋼板周囲から鋼板表面の中心を通って電流が流れる。負の給電用の導線に流れる電流は測定可能であり、測定される電流をIとする。また、正の給電部４箇所を流れる電流も、給電部毎に測定可能であり、それらの総和はIと等しくなる。

金属板の裏面には、図９（ｂ）に示すように、各測定点に電位測定用の導線を半田付けで接続した。

負の給電用の導線を基準（Ground）とし、I=10.0Aとなるように電圧を印加したときの金属板の裏面の電位V（X−ΔX₂）、V（X+ΔX₁）、V（Y−ΔY₂）およびV（Y+ΔY₁）をそれぞれ測定し、σを鉄の値（1.0×10⁴[1/(Ω・mm)]）として、前記（１）式から定数Cを求めた。ここで、前述のとおりdの値を変え、また板厚tも、0.1[mm]、0.5[mm]、1.0[mm]、5.0[mm]、10.0[mm]として実験し、それぞれの定数Cの値を求めた。これらの値をC-実験値とする。

一方、ｄ=2.5、5.0、7.5[mm]それぞれの場合に対して、（２）式で定数a, b, cを求めた。さらに、板厚tを、1.0[mm]、5.0[mm]、10.0[mm]として、（３）式で求めたC、つまりこれらの計算式から求めたCをC-計算値とする。

図１０は、本実施例におけるC-実験値とC-計算値の比較を示す図である。計算から求められたC（C-計算値 ）は、実験で求めたC（C-実験値）とほぼ一致していることが分かる。ただし、C-実験値から、板厚が1.0[mm]未満の場合は、定数Cはほとんど変化がないことがわかる。よって板厚が1.0[mm]未満の場合は、C=1.1とする。

図１１は、実施例における電流の実験値と推定値の比較を示す図である。以上のようにして決めた定数Cを用いて（１）式にて演算した電流の推定値と実験値（この場合、10[A]一定）とを合わせて示している。板厚が1.0[mm]、5.0[mm]、10.0[mm]の場合は、ｄが2.5[mm]、5.0[mm]、7.5[mm]と変化しても、誤差5％程度(多くても10[A]に対する10.5[A]程度)に上手く収まっている。なお、板厚が1.0[mm]未満の0.1[mm]、0.5[mm]では、バラツキが多いように見えるが、これはC=1.1と一定にしたためであるが、それでも誤差10％未満（9〜11[A]）に収まっている。

図１２は、定数Cを考慮しない場合の電流の推定値と実験値の比較を示す図である。すなわち、定数CをC＝１とした場合の電流の推定値を表している。例えば、板厚が10.0[mm]でｄが7.5[mm]の場合では、実験値10[A]に対して推定値では2[A]強と演算されてしまうことを示している。この場合（板厚が10.0[mm]でｄが7.5[mm]）、図１１では実験値10[A]に対して推定値では10.5[A]と格段に推定精度が上がっていることが分る。

本発明により、金属板の裏面の電位分布を測定することで、金属板から外部環境に流れている電流を、電流測定手段を用いることなく正確に求めることが可能となった。電流を直接測定することが困難な環境であっても、電流計などの計測手段を用いることなく電流値を知ることができ、また電流分布も明らかになることから、金属板の腐食状況などを知ることも出来る。

以上の説明は普通鋼板を用いて行ったが、本発明は金属板の電位を測定できればよいので、その他の金属板、例えば銅板、アルミ板、ステンレス板などの金属にも適用できる。さらに、金属板での電位差が測定可能であれば流れ出る微小な電流測定および電流分布測定ができる。

１ 金属板
１０ 電位測定用治具
１０１ 基板
１０２ 端子
１０３ バネ
１０４ 電極
１５ 導線
２０ 電位計
３０ 演算器

Claims (7)

1. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流値を求める電流の測定方法であって、
   前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に電位の基準点および４点の電位測定点を決定し、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定し、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求め、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定方法。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
2. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定方法であって、
   前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に電位の基準点および４点の電位測定点を決定するステップ１と、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定するステップ２と、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求めるステップ３を有し、
   前記ステップ１、ステップ２、およびステップ３をこの順序で繰り返し、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることによって金属板から流れ出す電流の分布を決定することを特徴とする電流の測定方法。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
3. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定方法であって、
   前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面全エリアにわたる所定の電位測定点における電位測定を行うステップ０と、
   前記電位測定点の内、電位の基準点および４点の電位測定点を決定するステップ１と、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定するステップ２と、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求めるステップ３を有し、
   前記ステップ１、ステップ２、およびステップ３をこの順序で繰り返し、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることによって金属板から流れ出す電流の分布を決定することを特徴とする電流の測定方法。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
4. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流値を求める電流の測定装置であって、
   前記金属板の、電流が流れ出す面とは反対の面に設けられた電位の基準点および４点の電位測定点に接続される接続部と、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
   前記電流値は以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
5. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
   前記金属板の、電流が流れ出している面とは反対の面に設けられた電位の基準点および４点の電位測定点に接続される接続部と、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
   前記接続部を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定し、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
6. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
   前記金属板は電流が流れ出す面とは反対の面に所定の間隔で設けられた測定点を有し、
   該測定点のうちの任意の一点を電位の基準点、該電位の基準点の周囲の４点の測定点を電位測定点とし、
   前記電位の基準点および前記電位測定点に接続される接続部と、
   前記基準点と前記電位測定点との電位差をそれぞれ測定する電位計と、
   測定された前記電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
   前記接続部を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定し、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   
7. 金属板の一方の面から外部の環境に流れ出す電流の電流分布を求める電流の測定装置であって、
   前記金属板は電流が流れ出す面とは反対の面に所定の間隔で設けられた測定点すべてに接続される接続部と、
   該接続部を電位測定点として予めすべての電位を測定する電位計と、
   測定した電位を記憶し記憶した電位データのうち、前記電位測定点の任意の一点を電位の基準点および該電位の基準点の周囲の４点を測定点とし、該電位の基準点と該４点の測定点に対応する記憶した電位データから前記基準点と前記測定点との電位差をもとに前記金属板から流れ出す電流値を演算によって求める演算器を具備し、
   前記電位の基準点および該電位の基準点の周囲の４点の測定点を所定の規則にしたがって移動させて電流の分布を測定し、
   前記電流値は、以下の（１）式で求めることを特徴とする電流の測定装置。
   

   

   ただし、定数Ｃは、以下の（３）式で求められる係数であり、（３）式のｔは板厚（ｍｍ）、ａ、ｂ、ｃは電位の基準点と各電位測定点との距離（ΔX ₁ 、ΔX ₂ 、ΔY ₁ 、ΔY ₂ ）で決まる定数である。
   

   

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