JP7170323B2 - Nondestructive inspection measurement system and nondestructive inspection measurement method - Google Patents

Nondestructive inspection measurement system and nondestructive inspection measurement method Download PDF

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本発明は、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法に関する。 The present invention relates to a nondestructive inspection measurement system and a nondestructive inspection measurement method.

特許文献1~6に示すように、電磁誘導を利用した渦流探傷装置において、正弦波発生器、励磁コイルを駆動する駆動回路、励磁コイル及び検出コイルからなるセンサ、検出コイルの出力を増幅する増幅回路及び同期検波回路を含む解析回路等で構成された装置が提案され、使用されている。 As shown in Patent Documents 1 to 6, in an eddy current flaw detection device using electromagnetic induction, a sine wave generator, a drive circuit that drives an excitation coil, a sensor consisting of an excitation coil and a detection coil, and an amplifier that amplifies the output of the detection coil A device composed of an analysis circuit including a circuit and a synchronous detection circuit has been proposed and used.

上記のような装置により、被検体の内部に設けられた部材の寸法を測定することが、広く行われている。
例えば、特許文献7には、次のような非破壊検査測定システムの較正装置が開示されている。非破壊検査測定システムの較正装置は、励磁コイルと、検出コイルと、管本体を励磁するため励磁コイルに正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧の変化を検出するコンピュータと、を備える。較正装置は、管本体で厚さが既知の複数の較正点において検出コイルから出力される電圧変化の振幅および位相差を変数として連立方程式に取り込むことによって、コンピュータにおける検出結果の較正を行う。この較正装置は、較正点のそれぞれにおいて、較正条件を複数に異ならせ、それぞれの較正条件で検出コイルから出力される電圧変化の振幅および位相差を連立方程式に取り込んで較正を行う。
Measurement of the dimensions of a member provided inside a subject is widely performed using the above-described apparatus.
For example, Patent Literature 7 discloses a calibrating device for a nondestructive inspection measurement system as follows. A calibration device for a nondestructive inspection measurement system applies a sinusoidal signal or a composite signal composed of a plurality of sinusoidal waves having different frequencies to an excitation coil, a detection coil, and to the excitation coil to excite the tube body, and detects and a computer that detects changes in the voltage output from the coil. The calibrator calibrates the detection results in the computer by incorporating the amplitude and phase difference of the voltage changes output from the sensing coil at calibration points of known thickness on the tube body as variables into the simultaneous equations. This calibration device performs calibration by setting a plurality of different calibration conditions at each calibration point, and incorporating the amplitude and phase difference of the voltage change output from the detection coil under each calibration condition into simultaneous equations.

表8は、例えば上記の特許文献7として示された従来技術の実験結果である。本実験における被検体は、外缶と内缶を備えている。外缶と内缶は共に窯状に形成されており、内缶は外缶の内側に設けられ、内缶は外側から視認できない状態となっている。本実験においては、内缶の厚さを測定する。

Figure 0007170323000001
Table 8 shows the experimental results of the prior art, for example, shown in the above-mentioned Patent Document 7. The subject in this experiment has an outer can and an inner can. Both the outer can and the inner can are formed in a kiln shape, the inner can is provided inside the outer can, and the inner can is invisible from the outside. In this experiment, the thickness of the inner can is measured.
Figure 0007170323000001

振幅比をx、位相差をyとして内缶の厚さt2を推定する推定式は、係数a、b、定数項cを用いて、次の数式6として立式することができる。

Figure 0007170323000002
ここで、係数a、b、定数項cは、較正として、内缶の厚さt2が既知の3点(t21、t22、t23)において、実際に内缶の厚さt2を測定し、その各々における、振幅比x、位相差y、内缶の厚さt2の測定値の組み合わせ(x1、y1、t21)、(x2、y2、t22)、(x3、y3、t23)を上式に入力した、次の数式7として示される連立方程式を解くことにより、決定することができる。
Figure 0007170323000003
表8において、「振幅比33Hz」、「位相差33Hz(rad)」、「t2較正値(mm)」の欄の第1行、第2行、及び第3行の各々は、上記の(x1、y1、t21)、(x2、y2、t22)、(x3、y3、t23)のそれぞれの組み合わせの実際の数値を記載したもので、上記の連立方程式を表形式で表したものである。
この連立方程式を解いて求めた係数a、b、定数項cの値は、表8中のa、b、cと示されたそれぞれの欄に記載されている。 An estimation formula for estimating the thickness t2 of the inner can, where x is the amplitude ratio and y is the phase difference, can be formulated as the following formula 6 using the coefficients a and b and the constant term c.
Figure 0007170323000002
Here, the coefficients a, b, and the constant term c are obtained by actually measuring the thickness t2 of the inner can at three points (t21, t22, t23) where the thickness t2 of the inner can is known, as a calibration, and , the combination of the measured values of the amplitude ratio x, the phase difference y, and the inner can thickness t2 (x1, y1, t21), (x2, y2, t22), (x3, y3, t23) was input into the above equation , can be determined by solving the system of equations shown as Equation 7 below.
Figure 0007170323000003
In Table 8, each of the 1st, 2nd, and 3rd rows in the columns of "amplitude ratio 33 Hz", "phase difference 33 Hz (rad)", and "t2 calibration value (mm)" is the above (x1 , y1, t21), (x2, y2, t22), and (x3, y3, t23), and represents the above simultaneous equations in tabular form.
The values of the coefficients a, b and constant term c obtained by solving the simultaneous equations are listed in the columns labeled a, b and c in Table 8, respectively.

より具体的には、本実験においては、数式8として示される3元連立方程式を用いて、厚さの推定値の較正を行っている。すなわち、周辺温度が10.4℃の状況下において、内缶と外缶の間隔であるGapが80mmで内缶の厚さt2が35mmと25mmの場合と、間隔Gapが70mmで内缶の厚さt2が35mmの場合との各々で、振幅比と位相差を計算し、これらの計算結果を数式7に代入して、次の数式8として取り込んでいる。

Figure 0007170323000004
More specifically, in this experiment, the ternary simultaneous equations shown as Equation 8 are used to calibrate the estimated thickness values. That is, under the condition that the ambient temperature is 10.4° C., the gap between the inner can and the outer can is 80 mm and the thickness t2 of the inner can is 35 mm and 25 mm. The amplitude ratio and the phase difference are calculated for each of the cases where the length t2 is 35 mm, and the results of these calculations are substituted into Equation 7 to obtain the following Equation 8.
Figure 0007170323000004

上記の数式8においては、係数a、b、及び定数項cを用いており、各々の結果において、振幅比に係数aを乗算した値、位相差に係数bを乗算した値、及び定数項cを加算し、これが既知の厚さt2と一致するように、方程式を立式している。
この3つの方程式を連立方程式として解くことにより、表8に示されるように、未知数a、b、cの値が求められる。これら係数a、b、及び定数項cの値を使用し、振幅比をx、位相差をyとすると、内缶の厚さt2を推定する、次の推定式が立式される。

Figure 0007170323000005
In Equation 8 above, coefficients a, b, and a constant term c are used, and in each result, a value obtained by multiplying the amplitude ratio by the coefficient a, a value obtained by multiplying the phase difference by the coefficient b, and a constant term c , and the equation is formulated so that this matches the known thickness t2.
By solving these three equations as simultaneous equations, the values of the unknowns a, b, and c, as shown in Table 8, are determined. Using the values of these coefficients a, b and constant term c, and letting x be the amplitude ratio and y be the phase difference, the following estimation formula for estimating the thickness t2 of the inner can is formulated.
Figure 0007170323000005

図23は、上記の推定式に基づき内缶の厚さt2を推定、測定した一例であり、周辺温度が10.4℃の場合の測定結果を示すグラフである。図24は、図23に、周辺温度が11.4℃の場合の測定結果を破線で追加したグラフである。 FIG. 23 is an example of estimating and measuring the thickness t2 of the inner can based on the above estimation formula, and is a graph showing the measurement results when the ambient temperature is 10.4°C. FIG. 24 is a graph obtained by adding the measurement results when the ambient temperature is 11.4° C. to FIG. 23 with a dashed line.

特許第3753499号公報Japanese Patent No. 3753499 特許第3266128号公報Japanese Patent No. 3266128 特開2010-48552号公報JP 2010-48552 A 特許第3896489号公報Japanese Patent No. 3896489 特開2010-54352号公報JP 2010-54352 A 特許第4756409号公報Japanese Patent No. 4756409 特開2018-59804号広報Japanese Patent Application Publication No. 2018-59804

図23においては、内缶の厚さt2が35mmの場合は、正確な値を示しているが、間隔Gapの値が変わると、値が不正確となっている。また、図24に示されるように、周辺温度が11.4℃に上昇した場合においては、値がより一層不正確となっている。 FIG. 23 shows an accurate value when the thickness t2 of the inner can is 35 mm, but the value becomes inaccurate when the value of the interval Gap changes. Also, as shown in FIG. 24, when the ambient temperature rises to 11.4° C., the values are even more inaccurate.

上記のように、従来の装置においては、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定するに際し、測定条件の影響を低減することが求められている。
測定条件としては、例えば、被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体の距離、間隔や、温度が挙げられる。すなわち、図23、図24として示したように、間隔Gapや温度が変わることにより、測定結果の精度が低減する場合がある。
特に距離に関しては、被検体本体の寸法を測定する際に、これを把握できない状況が多い。このような場合としては、例えば、被検体が、管状の被検体本体と、被検体本体の外側に設けられて、被検体本体の外側を覆う外被体を備える場合において、外被体の影響を除いて被検体本体の厚さを測定するような状況が想定される。あるいは、被検体が、上記実験において説明したような、外缶と内缶で構成された二重缶体である場合において、外缶と内缶の間隔が外部からは観測出来ない状況の下で、被検体本体である内缶の厚さを正確に測定するような状況も想定される。更には、被検体が鉄筋コンクリートである場合において、コンクリート表面と鉄筋間の距離、すなわち業界用語で言う「かぶり」の量が不明な状況の下で、被検体本体となる鉄筋の太さを正確に測定するような状況が想定される。
このように、測定条件、特に被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体の距離、間隔が把握できない場合であっても、被検体本体の寸法を正確に把握することが望まれている。
As described above, the conventional apparatus is required to reduce the influence of the measurement conditions when measuring the dimensions of the subject body provided inside the subject.
The measurement conditions include, for example, the distance, spacing, and temperature of the body of the subject from the outer surface of the subject or members forming the outer surface. That is, as shown in FIGS. 23 and 24, the precision of the measurement results may be reduced due to changes in the interval Gap and temperature.
In particular, there are many situations in which the distance cannot be grasped when measuring the dimensions of the body of the subject. As such a case, for example, when the subject includes a tubular subject body and an envelope provided outside the subject body to cover the outside of the subject body, the influence of the envelope A situation is assumed in which the thickness of the body of the subject is measured except for . Alternatively, in the case where the subject is a double can body composed of an outer can and an inner can, as described in the above experiment, the distance between the outer can and the inner can cannot be observed from the outside. , a situation in which the thickness of the inner can, which is the subject body, is to be accurately measured. Furthermore, when the test object is reinforced concrete, the distance between the concrete surface and the reinforcing bar, that is, the amount of "covering" in the industry term, is unknown. A situation to measure is assumed.
In this way, even if the measurement conditions, particularly the distance and spacing of the subject body from the outer surface of the subject or the members constituting the outer surface of the subject cannot be grasped, the dimensions of the subject body can be accurately grasped. is desired.

本発明が解決しようとする課題は、測定条件の影響を低減し高精度で被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能な、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a non-destructive inspection measurement system and a non-destructive inspection measurement method that can reduce the influence of measurement conditions and measure the dimensions of a subject body provided in the subject with high accuracy. It is to be.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備える非破壊検査測定システムであって、前記測定装置は、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する測定部と、を備えている、非破壊検査測定システムを提供する。
上記のような構成によれば、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を測定する前に、寸法が既知で異なる複数の部分に対し、寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定、測定する際には、寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, the present invention includes an excitation coil that excites a subject body provided in a subject, and an output voltage corresponding to a magnetic field change generated in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil. A sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves having different frequencies is applied to the detection coil and the excitation coil for exciting the subject body, and the voltage output from the detection coil is detected. and a measuring device for measuring dimensions of the subject body, wherein the measuring device measures a plurality of portions of the subject body having known and different dimensions. For each dimension, under each of a plurality of different measurement conditions, the voltage output from the detection coil is measured, the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated, and the amplitude ratio and the phase difference are divided by 2. A slope-at-calibration calculator that obtains a straight line connecting at least two points corresponding to the measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane and calculates the slope of the straight line; Constructing a system of equations from the relationship between a dimension and the gradient-based value calculated for that dimension, and based on the solution, estimating the dimension when measuring the dimension, the gradient-based a calibration unit that establishes an estimation formula with the values obtained as variables as variables; and a measurement unit that estimates and measures the dimensions of the portion of the subject body to be measured based on the estimation formula. To provide a non-destructive inspection measurement system.
According to the configuration as described above, before measuring the dimensions of the portion to be measured of the subject body, for each of the plurality of portions having known and different dimensions, under each of the plurality of different measurement conditions, Measure the voltage output from the detection coil, calculate the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage, and obtain at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio and phase difference as two axes. A straight line connecting the points corresponding to is obtained, and the gradient of the straight line is calculated. If the dimensions are the same and the measurement conditions are changed, the amplitude ratio and the phase difference are roughly proportional. The slope is a value that suppresses the influence of the measurement conditions.
When estimating and measuring the dimensions of the part of the body of the subject to be measured, solve simultaneous equations constructed from the relationship between the dimensions and the values based on the gradients calculated for the dimensions. Then, an estimation formula is formulated, and the dimensions are obtained based on this formula.
Therefore, it is possible to reduce the influence of the measurement conditions and measure the dimensions of the subject body provided in the subject with high accuracy.

本発明の一態様においては、前記較正部は、複数の前記寸法ごとに、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との前記関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを前記連立方程式として解くことにより前記寸法と前記勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、前記勾配を基にした値を前記変数として前記係数を適用することにより前記推定式を立式する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
In one aspect of the invention, the calibrator comprises, for each of a plurality of said dimensions, a multi-dimensional linear Formulating equations and solving them as the simultaneous equations to calculate coefficients representing the relationship between the dimensions and the slope-based values, and applying the coefficients with the slope-based values as the variables. By doing so, the estimation formula is established.
According to the configuration as described above, it is possible to appropriately implement the nondestructive inspection measurement system as described above.

本発明の別の態様においては、前記測定部は、前記被検体本体の測定対象となる前記部分に対し、前記検出コイルから出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと前記基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する前記振幅比-位相差平面上での前記勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を前記推定式の前記変数に代入して前記寸法を計算、測定する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
In another aspect of the present invention, the measuring unit measures the voltage output from the detection coil as a voltage at the time of measurement for the portion to be measured of the subject body, and compares this voltage with the reference voltage. Calculate the measured amplitude ratio and the measured phase difference, which are the amplitude ratio and phase difference, and calculate the measured gradient, which is the gradient on the corresponding amplitude ratio-phase difference plane, and the measured gradient is substituted for the variables in the estimation formula to calculate and measure the dimensions.
According to the configuration as described above, it is possible to appropriately implement the nondestructive inspection measurement system as described above.

本発明の別の態様においては、前記較正時勾配計算部は、更に、複数の前記寸法ごとに求められた前記直線間の交点を計算し、前記測定部は、前記振幅比-位相差平面上での前記測定時振幅比及び前記測定時位相差に対応する測定点と前記交点とを結ぶ直線の勾配を、前記測定時勾配として計算する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
In another aspect of the present invention, the slope-at-calibration calculation unit further calculates intersections between the straight lines obtained for each of the plurality of dimensions, and the measurement unit calculates on the amplitude ratio-phase difference plane The slope of a straight line connecting the measurement point corresponding to the amplitude ratio and the phase difference at the measurement and the intersection point is calculated as the slope at the measurement.
According to the configuration as described above, it is possible to appropriately implement the nondestructive inspection measurement system as described above.

本発明の別の態様においては、前記測定条件は、前記被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、前記被検体本体への距離を含む。
上記のような構成によれば、被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体への距離の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
In another aspect of the present invention, the measurement condition includes the distance from the outer surface of the subject or a member forming the outer surface to the subject body.
According to the configuration as described above, the influence of the distance from the outer surface of the subject or the member constituting the outer surface to the subject body is reduced, and the subject body provided in the subject with high accuracy. dimensions can be measured.

本発明の別の態様においては、前記較正時勾配計算部は、前記勾配を計算する際に前記励磁コイルに印加した前記正弦波信号または前記合成信号の周波数とは異なる周波数を前記励磁コイルに印加し、前記検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、前記基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または前記基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、前記較正部は、複数の前記寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値と、及び前記異周波数振幅比または前記異周波数位相差との関係から前記連立方程式を構築し、その解を基に、前記推定式を立式する。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部において勾配を計算する際に励磁コイルに印加した信号の周波数とは異なる周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算して、これを連立方程式に反映している。周波数が異なると、その振幅または位相差は、渦電流の影響を異なるように受けるため、異なる周波数の振幅比または位相差が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
In another aspect of the present invention, the slope-at-calibration calculator applies a frequency to the excitation coil that is different from the frequency of the sine wave signal or the composite signal applied to the excitation coil when calculating the gradient. Then, by measuring the voltage output from the detection coil and calculating the different frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, or the different frequency phase difference, which is the phase difference with the reference voltage, The calibrating unit, for each of the plurality of dimensions and temperatures, the relationship between the dimension, the gradient-based value calculated for the dimension, and the different frequency amplitude ratio or the different frequency phase difference Then, based on the solution, the estimation formula is formulated.
According to the configuration described above, when calculating the gradient in the calibration gradient calculator, a frequency different from the frequency of the signal applied to the excitation coil is applied to the excitation coil, and the voltage output from the detection coil is measured. A different-frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, or a different-frequency phase difference, which is the phase difference with the reference voltage, is calculated and reflected in the simultaneous equations. Since different frequencies are affected by eddy currents differently in their amplitude or phase difference, the effect of temperature can be properly accounted for by constructing and solving simultaneous equations that reflect the amplitude ratio or phase difference of different frequencies. You can formulate an estimation formula that takes into account.
Therefore, it is possible to reduce the influence of temperature and measure the dimensions of the body of the subject provided in the subject with high accuracy.

本発明の別の態様においては、前記被検体本体は板体であり、前記寸法は前記板体の厚さであり、前記勾配を基にした値は前記勾配であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配は比例の関係にある。
上記のような構成によれば、被検体本体が、平板状や窯状に形成された板体である場合に、その厚さを、高精度に測定可能である。
In another aspect of the invention, the subject body is a plate, the dimension is the thickness of the plate, the slope-based value is the slope, and in the system of equations: Said dimension and said slope are in a proportional relationship.
According to the configuration as described above, when the subject body is a flat plate or a kiln-shaped plate, the thickness thereof can be measured with high accuracy.

本発明の別の態様においては、前記被検体本体は断面円形の棒体であり、前記寸法は、基準となる大きさの円の直径と、前記棒体の断面の直径との差分の二乗であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体が断面円形の棒体である場合には、励磁コイルにより生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面円形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、棒体の直径ではなく、何らかの基準となる大きさの円を規定したときに、この円の直径と、測定対象となる棒体の断面の直径との差分の二乗に比例する関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体が断面円形の棒体である場合に、その直径を、高精度に測定可能である。
In another aspect of the present invention, the subject body is a rod with a circular cross section, and the dimension is the square of the difference between the diameter of a circle of a reference size and the diameter of the cross section of the rod. Yes, and in the simultaneous equations, the dimension and the value based on the gradient are in a proportional relationship.
If the object body is a bar with a circular cross-section, when the lines of magnetic force generated by the exciting coil enter the bar, the direction of the magnetic field generated by the penetrating magnetic flux is opposite to the direction of the magnetic field formed. Since the eddy currents flow, the lines of magnetic force are canceled by the eddy currents and do not enter the inside of the rod, but flow near the surface of the rod and escape to the opposite side of the entry point. For this reason, in the case of a rod with a circular cross section, the slope, that is, the slope when the proportional relationship between the amplitude ratio and the phase difference is expressed as a straight line, is not the diameter of the rod, but a circle of some standard size. When defined, the relationship is proportional to the square of the difference between the diameter of this circle and the cross-sectional diameter of the rod to be measured.
Therefore, according to the configuration as described above, when the object body is a rod with a circular cross section, the diameter can be measured with high accuracy.

本発明の別の態様においては、前記被検体本体は断面四角形の棒体であり、前記寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、前記棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体が断面四角形の棒体である場合には、励磁コイルにより生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面四角形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、何らかの基準となる大きさの四角形を規定したときに、この四角形の対角線の長さと、測定対象となる棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗に比例の関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体が断面四角形の棒体である場合に、その厚さを、高精度に測定可能である。
In another aspect of the present invention, the subject body is a rod with a square cross section, and the dimension is the length of the diagonal of the square of the reference size and the length of the diagonal of the cross section of the rod. It is the square of the difference, and in the system of equations, the dimension and the gradient-based value are proportional.
If the subject body is a bar with a square cross section, the magnetic field lines generated by the exciting coils should be arranged to form a magnetic field opposite to the direction of the magnetic field formed by the penetrating magnetic flux when entering the bar. Since the eddy currents flow, the lines of magnetic force are canceled by the eddy currents and do not enter the inside of the rod, but flow near the surface of the rod and escape to the opposite side of the entry point. For this reason, in the case of a bar with a square cross section, the slope, that is, the slope when the proportional relationship between the amplitude ratio and the phase difference is expressed as a straight line, is obtained by defining a square of some standard size as this square. The relationship is proportional to the square of the difference between the length of the diagonal line and the length of the diagonal line of the cross section of the rod to be measured.
Therefore, according to the configuration as described above, when the object body is a rod with a square cross section, the thickness can be measured with high accuracy.

本発明の別の態様においては、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、前記棒体の長さと、前記較正時勾配計算部により計算された前記勾配を2軸とする長さ-勾配平面上での、少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、前記勾配を基にした値として当該直線の勾配である2次勾配を計算する較正時2次勾配計算部を備え、前記較正部は、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記2次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に前記推定式を立式する。
被検体本体が棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合においては、寸法は、上記のように計算された勾配よりも、棒体の長さと勾配を2軸とする長さ-勾配平面上での、少なくとも2つの、長さと勾配の対応関係に対応する、点間を結ぶ直線の勾配である2次勾配に比例する関係となる。
上記のような構成によれば、連立方程式は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された2次勾配との関係から構築されているため、推定式には寸法と2次勾配の関係が反映される。
したがって、被検体本体が棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合に、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
In another aspect of the present invention, for a plurality of portions of the body of the subject having known and different dimensions, the length of the rod and the length of the rod calculated by the gradient calculation unit during calibration are calculated for each of the plurality of dimensions. A straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on a length-gradient plane having the gradient as two axes is obtained, and a secondary gradient, which is the gradient of the straight line, is obtained as a value based on the gradient. A second-order gradient calculation unit during calibration is provided for calculating, and the calibration unit constructs simultaneous equations from the relationship between the dimension and the second-order gradient calculated for each of the plurality of dimensions. , the above estimation formula is formulated based on the solution.
When the subject body is a rod and the length of the rod is short, the dimension is the length-gradient with the length and the gradient of the rod as two axes, rather than the gradient calculated as described above. The relationship is proportional to the quadratic gradient, which is the gradient of the straight line connecting the points on the plane, corresponding to the correspondence between at least two lengths and gradients.
According to the configuration as described above, the simultaneous equations are constructed from the relationship between each dimension and the secondary gradient calculated for each dimension. A quadratic gradient relationship is reflected.
Therefore, when the object body is a rod and the length of the rod is short, the influence of the measurement conditions is reduced, and the dimensions of the object body provided inside the object can be measured with high accuracy. be.

また、本発明は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する、非破壊検査測定方法を提供する。
上記のような構成によれば、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を測定する前に、寸法が既知で異なる複数の部分に対し、寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定、測定する際には、寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
Further, the present invention includes an excitation coil that excites a subject body provided in a subject, and outputting a voltage corresponding to a magnetic field change generated in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil. A sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves having different frequencies is applied to the detection coil and the excitation coil for exciting the subject body, and the voltage output from the detection coil is detected. and a non-destructive inspection measuring method for measuring the dimensions of the subject body, wherein a plurality of different measurement conditions are applied to a plurality of portions of the subject body having known and different dimensions for each of the plurality of dimensions In each of, measure the voltage output from the detection coil, calculate the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage, and measure the amplitude ratio and the phase difference on the two axes of the amplitude ratio-phase difference plane determining a straight line connecting points corresponding to at least two measurements at , calculating the slope of the straight line, and for each of a plurality of said dimensions, based on said dimension and said slope calculated for said dimension A simultaneous equation is constructed from the relationship with the value obtained, and based on the solution, an estimation formula for estimating the dimension at the time of measurement of the dimension is formulated with the value based on the gradient as a variable, and the estimation Provided is a non-destructive testing and measuring method for estimating and measuring the dimensions of the portion to be measured of the subject body based on the formula.
According to the configuration as described above, before measuring the dimensions of the portion to be measured of the subject body, for each of the plurality of portions having known and different dimensions, under each of the plurality of different measurement conditions, Measure the voltage output from the detection coil, calculate the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage, and obtain at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio and phase difference as two axes. A straight line connecting the points corresponding to is obtained, and the gradient of the straight line is calculated. If the dimensions are the same and the measurement conditions are changed, the amplitude ratio and the phase difference are roughly proportional. The slope has a value in which the influence of measurement conditions is suppressed.
When estimating and measuring the dimensions of the part of the body of the subject to be measured, solve simultaneous equations constructed from the relationship between the dimensions and the values based on the gradients calculated for the dimensions. Then, an estimation formula is formulated, and the dimensions are obtained based on this formula.
Therefore, it is possible to reduce the influence of the measurement conditions and measure the dimensions of the subject body provided in the subject with high accuracy.

本発明によれば、測定条件の影響を低減し高精度で被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能な、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nondestructive inspection measurement system and a nondestructive inspection measurement method that can reduce the influence of measurement conditions and measure the dimensions of a subject body provided in the subject with high accuracy. .

本発明の実施形態における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nondestructive test measurement system in embodiment of this invention. 上記実施形態における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。It is a schematic plan view of a sensor of the non-destructive inspection measurement system in the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を33Hzとし、温度を10.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 33 Hz and the temperature is 10.4° C. in an example using the nondestructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を33Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 33 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the nondestructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を39Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 39 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the nondestructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を57Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 57 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the non-destructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を69Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 69 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the nondestructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を87Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the amplitude ratio and the phase difference when the frequency is 87 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the nondestructive inspection measurement system of the above embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result in the Example using the nondestructive test measurement system in the said embodiment. 上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた非破壊検査測定方法のフローチャートである。It is a flow chart of the nondestructive inspection measurement method using the nondestructive inspection measurement system in the above-mentioned embodiment. 上記実施形態の第1変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nondestructive test measurement system in the 1st modification of the said embodiment. 上記実施形態の第1変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result in the Example using the nondestructive test measurement system in the 1st modification of the said embodiment. 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nondestructive test measurement system in the 2nd modification of the said embodiment. 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。It is a schematic plan view of the sensor of the non-destructive inspection measurement system in the second modification of the above embodiment. 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of an amplitude ratio and a phase difference in the Example using the nondestructive test measurement system in the 2nd modification of the said embodiment. 図15の部分拡大図である。FIG. 16 is a partially enlarged view of FIG. 15; 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムの作用の説明図である。It is explanatory drawing of the effect|action of the nondestructive test measurement system in the 2nd modification of the said embodiment. 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体の外表面と被検体本体との距離が36.5mmの場合の測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing measurement results when the distance between the outer surface of the subject and the body of the subject is 36.5 mm in an example using the non-destructive inspection measurement system in the second modified example of the above embodiment. 上記実施形態の第2変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体の外表面と被検体本体との距離が56.5mmの場合の測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing measurement results when the distance between the outer surface of the subject and the body of the subject is 56.5 mm in an example using the non-destructive inspection measurement system in the second modified example of the above embodiment. 上記実施形態の第3変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nondestructive test measurement system in the 3rd modification of the said embodiment. 上記実施形態の第3変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体本体の長さと勾配の関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the length of the subject body and the gradient in an example using the non-destructive inspection measurement system in the third modified example of the embodiment; FIG. 上記実施形態の第3変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result in the Example using the nondestructive test measurement system in the 3rd modification of the said embodiment. 従来技術を用いた実施例において、周波数を33Hzとし、温度を10.4℃とした場合の結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the results when the frequency is 33 Hz and the temperature is 10.4° C. in the example using the conventional technology; FIG. 従来技術を用いた実施例において、周波数を33Hzとし、温度を10.4℃及び11.4℃とした場合の結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the results when the frequency is 33 Hz and the temperatures are 10.4° C. and 11.4° C. in an example using the conventional technology;

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態における非破壊検査測定システムは、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、励磁コイルで被検体本体を励磁したときに被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、被検体本体を励磁するため励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧を検出し、被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備えるものであって、測定装置は、被検体本体の寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法の測定時に寸法を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、推定式を基に、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定して測定する測定部と、を備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The non-destructive inspection measurement system according to the present embodiment includes an excitation coil that excites the subject body provided in the subject, and a voltage corresponding to the magnetic field change generated in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil. A sine wave signal or a composite signal consisting of multiple sine waves with different frequencies is applied to the detection coil that outputs the , and the excitation coil that excites the body of the subject, and the voltage output from the detection coil is detected. and a measuring device for measuring dimensions of a subject body, wherein the measuring device measures a plurality of different measurement conditions for each of the plurality of dimensions for a plurality of portions of the subject body having known and different dimensions. In each of, measure the voltage output from the detection coil, calculate the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage, and measure the amplitude ratio and phase difference on two axes, at least on the amplitude ratio-phase difference plane A straight line connecting the points corresponding to the two measurement results is obtained, and the slope of the straight line is calculated. A calibration unit that constructs simultaneous equations based on the relationship between the values and a measurement unit that estimates and measures the dimensions of a portion of the body of the subject to be measured based on the formula.

図1は、本発明の実施形態における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。図2は、本実施形態における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。
本実施形態における非破壊検査測定システム10は、被検体2内に設けられた被検体本体202の寸法を測定する。
被検体本体202は、本実施形態においては、板体である。検査対象となる被検体2は、特に本実施形態においては、厚さt1の外缶201と間隔Gapを隔てた厚さt2の内缶(被検体本体)202を備え、2層構造となっている。外缶201と内缶202は共に窯状に形成されており、内缶202は外缶201の内側に設けられ、内缶202は外側から視認できない状態となっている。本実施形態においては、非破壊検査測定システム10は内缶202の厚さ(寸法)t2を測定する。
被検体2は、ステンレス鋼、一般鋼材等、導電性のある金属体であれば何でも良く、形状も平板または曲面板であっても良い。
なお、図1において、被検体2は、断面構造の一部のみが示されている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a nondestructive inspection measurement system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the sensor of the nondestructive inspection measurement system in this embodiment.
The non-destructive inspection measurement system 10 in this embodiment measures the dimensions of the subject body 202 provided inside the subject 2 .
The subject body 202 is a plate in this embodiment. The subject 2 to be inspected, particularly in this embodiment, has an outer can 201 with a thickness t1 and an inner can (subject body) 202 with a thickness t2 separated by a gap Gap, and has a two-layer structure. there is Both the outer can 201 and the inner can 202 are formed in a kiln shape, the inner can 202 is provided inside the outer can 201, and the inner can 202 cannot be visually recognized from the outside. In this embodiment, the nondestructive inspection measurement system 10 measures the thickness (dimension) t2 of the inner can 202 .
The subject 2 may be any conductive metal such as stainless steel or general steel, and may be flat or curved.
Note that FIG. 1 shows only a part of the cross-sectional structure of the subject 2 .

非破壊検査測定システムは、センサ1と、測定装置3と、を備えている。
センサ1は、検出器12と、6つの励磁器11と、を備えている。
検出器12は、センサ1を平面視したときに、センサ1を形成する筐体1aの中央近傍に設けられている。検出器12は、検出コイル121を備えている。検出コイル121は、本実施形態においては空芯コイルである。検出コイル121は、フェライト等の磁性体のコアを用いると感度が高くなるが、磁性体のコアは磁力線を誘引するので自然な磁力線分布を乱すこと、及びその比透磁率に温度特性があるため、空芯コイルの方が良好な特性が得られる。
検出器12は、センサ1の筐体1aの下面1bを外缶201の外表面201aに沿わせて設けた際に、検出コイル121の中心軸C12が被検体2の外表面201aの法線方向に一致するように、センサ1内に設けられている。
The nondestructive inspection measurement system includes a sensor 1 and a measurement device 3.
The sensor 1 comprises a detector 12 and six exciters 11 .
The detector 12 is provided near the center of the housing 1a forming the sensor 1 when the sensor 1 is viewed from above. The detector 12 has a detection coil 121 . The detection coil 121 is an air core coil in this embodiment. The sensitivity of the detection coil 121 increases when a magnetic core such as ferrite is used. , the air-core coil provides better characteristics.
When the detector 12 is provided with the lower surface 1b of the housing 1a of the sensor 1 along the outer surface 201a of the outer can 201, the central axis C12 of the detection coil 121 is normal to the outer surface 201a of the subject 2. is provided in the sensor 1 so as to correspond to .

励磁器11は、図2のようにセンサ1を平面視した際に、検出器12を囲うように設けられている。励磁器11は、励磁コア111、フィードバックコイル112、及び励磁コイル113を備えている。
励磁コア111は、積層珪素鋼板等の磁性体からなる。励磁コア111は棒状の部材を2か所で屈曲させたような形状を成しており、屈曲した部分を境界として、第1コア部111a、第2コア部111b、及び第3コア部111cが形成されている。第1コア部111aと第3コア部111cは、中間に位置する第2コア部111bに対して同じ方向に向けて傾くように屈曲されて形成されている。励磁コア111は、第2コア部111bが筐体1aの下面1bと略平行となるように、かつ第1コア部111aと第3コア部111cの先端が筐体1aの下面1bに向けて接近するように、筐体1a内に位置づけられている。第1コア部111aは、第3コア部111cよりも検出器12側に位置するように設けられている。このようにして、計6つの励磁器11は、検出器12を中心として放射状に配置されて、検出器12の直下に磁束が集中するように設けられている。
The exciter 11 is provided so as to surround the detector 12 when the sensor 1 is viewed from above as shown in FIG. The exciter 11 includes an excitation core 111 , a feedback coil 112 and an excitation coil 113 .
Exciting core 111 is made of a magnetic material such as a laminated silicon steel plate. The exciting core 111 has a shape of a bar-shaped member bent at two points, and the bent portions serve as boundaries to form a first core portion 111a, a second core portion 111b, and a third core portion 111c. formed. The first core portion 111a and the third core portion 111c are formed so as to be bent in the same direction with respect to the second core portion 111b located in the middle. The excitation core 111 is arranged such that the second core portion 111b is substantially parallel to the bottom surface 1b of the housing 1a, and the tips of the first core portion 111a and the third core portion 111c approach toward the bottom surface 1b of the housing 1a. It is positioned within the housing 1a so as to do so. The first core portion 111a is provided so as to be positioned closer to the detector 12 than the third core portion 111c. In this manner, a total of six exciters 11 are arranged radially around the detector 12 so that magnetic fluxes are concentrated directly below the detector 12 .

励磁器11の第1コア部111aには、フィードバックコイル112が巻回されている。
励磁コイル113の各々は、第1励磁コイル113a、第2励磁コイル113b、及び第3励磁コイル113cを備えている。
第1励磁コイル113aは、フィードバックコイル112の周囲に巻回されている。既に説明したような第1コア部111aの構成により、第1励磁コイル113aの中心軸C13は、検出コイル121の中心軸C12と被検体2側で交差するように設けられている。
全ての励磁器11の第1励磁コイル113a、第2励磁コイル113b、及び第3励磁コイル113cは、いずれも同じ方向に巻回されており、また互いに直列接続されている。なお、各励磁コイル113は、3つの励磁コイル113a、113b、113cを備えるものとして説明したが、これらが一体として形成されていても良い。
また、全ての励磁器11のフィードバックコイル112どうしは、互いに直列接続されている。フィードバックコイル112と励磁コイル113は接続されていない。
このように、6つの励磁器11の励磁コイル113及びフィードバックコイル112は、それぞれ、全て磁束的に同一方向に、加法的に直列接続され、中点接地平衡入出力とし、耐ノイズ性を高めた構成になっている。
A feedback coil 112 is wound around the first core portion 111 a of the exciter 11 .
Each of the excitation coils 113 includes a first excitation coil 113a, a second excitation coil 113b, and a third excitation coil 113c.
The first excitation coil 113 a is wound around the feedback coil 112 . Due to the configuration of the first core portion 111a as already described, the central axis C13 of the first exciting coil 113a is provided so as to intersect the central axis C12 of the detection coil 121 on the subject 2 side.
The first excitation coils 113a, the second excitation coils 113b, and the third excitation coils 113c of all the exciters 11 are all wound in the same direction and connected in series with each other. Although each excitation coil 113 has been described as including three excitation coils 113a, 113b, and 113c, these may be formed as one body.
Also, the feedback coils 112 of all the exciters 11 are connected in series with each other. Feedback coil 112 and excitation coil 113 are not connected.
In this way, the excitation coils 113 and the feedback coils 112 of the six exciters 11 are all additively connected in series in the same direction in terms of magnetic flux, and balanced input and output are balanced to improve noise immunity. It is configured.

このようなセンサ1において、励磁コイル113が励振されると、励磁コイル113は励磁コア111を励磁し、これにより励磁コア111内に磁束が生じる。フィードバックコイル112は、この励磁コア111内に生じた磁束を捕捉する。フィードバックコイル112が捕捉した結果の出力は、基準電圧として使用される。
また、励磁コイル113は被検体2の内缶202を同様に励磁し、これにより内缶202内に磁束が生じる。検出コイル121は、この内缶202内に生じた磁束を捕捉する。検出コイル121が捕捉した結果の出力となる電圧は、基準電圧と比較されて、内缶202の厚さt2の測定に使用される。検出コイル121は、単純な巻き方で中点接地でも良いが、巻き半径により捕捉磁束量が異なるため、例え巻き数の中央を接地しても、完全な平衡出力とはならない。そこで、本実施形態では、バイファイラー巻きとし、完全な平衡出力として、耐ノイズ性を高めている。
In such a sensor 1 , when the exciting coil 113 is excited, the exciting coil 113 excites the exciting core 111 , thereby generating magnetic flux in the exciting core 111 . A feedback coil 112 captures the magnetic flux generated within this exciting core 111 . The resulting output captured by feedback coil 112 is used as a reference voltage.
In addition, the excitation coil 113 similarly excites the inner can 202 of the subject 2 , thereby generating a magnetic flux within the inner can 202 . A detection coil 121 captures the magnetic flux generated within this inner can 202 . The resulting output voltage captured by the sensing coil 121 is compared to a reference voltage and used to measure the thickness t2 of the inner can 202 . The detection coil 121 may be wound in a simple manner and grounded at the center point, but since the amount of magnetic flux captured varies depending on the winding radius, even if the center of the number of turns is grounded, the output will not be completely balanced. Therefore, in the present embodiment, bifilar winding is used to achieve a perfectly balanced output, thereby improving noise resistance.

このように、励磁コイル113は、被検体2内に設けられた被検体本体202を励磁する。また、検出コイル121は、励磁コイル113で被検体本体202を励磁したときに被検体本体202に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する。 Thus, the excitation coil 113 excites the subject body 202 provided inside the subject 2 . Further, the detection coil 121 outputs a voltage corresponding to a magnetic field change generated in the subject body 202 when the subject body 202 is excited by the excitation coil 113 .

測定装置3は、デジタル・アナログ変換器(DAC)301、アナログ・デジタル変換器(ADC)302、電力増幅器303、マルチプレクサ304、コンピュータ305、及び表示・データ集録部306を備えている。
コンピュータ305は、単一周波数または複数周波数の正弦波信号の合成信号をデジタル的に発生させる。DAC301は、コンピュータ305で発生させ、デジタル的に合成した信号をアナログ信号に変換する。電力増幅器303は、DAC301からのアナログ信号を増幅し、センサ1の第1励磁コイル113a、第2励磁コイル113b、及び第3励磁コイル113cに供給する。このアナログ信号により、励磁コイル113が交番電圧で励振される。励磁コイル113が励振されると、被検体である外缶201、内缶202に磁界変化が生じる。この外缶201、内缶202の磁界変化に応じて流れる渦電流によって、検出コイル121周辺の総合的な磁界が変化し、検出コイル121から渦電流による変化を含んだ電圧変化が出力される。このように、渦電流による磁界変化のみを区別して検出することは極めて困難であるが、渦電流による磁界変化を含んだ磁界変化として検出コイル121で検出している。
The measuring device 3 includes a digital/analog converter (DAC) 301 , an analog/digital converter (ADC) 302 , a power amplifier 303 , a multiplexer 304 , a computer 305 and a display/data acquisition section 306 .
The computer 305 digitally generates a composite of single-frequency or multi-frequency sinusoidal signals. DAC 301 converts the signal generated and digitally synthesized by computer 305 into an analog signal. The power amplifier 303 amplifies the analog signal from the DAC 301 and supplies it to the first exciting coil 113 a , the second exciting coil 113 b and the third exciting coil 113 c of the sensor 1 . This analog signal excites the excitation coil 113 with an alternating voltage. When the exciting coil 113 is excited, a magnetic field change occurs in the outer can 201 and the inner can 202 which are the subject. The overall magnetic field around the detection coil 121 changes due to the eddy current that flows according to the change in the magnetic field of the outer can 201 and the inner can 202, and the detection coil 121 outputs a voltage change including the change due to the eddy current. Although it is extremely difficult to distinguish and detect only magnetic field changes due to eddy currents, the detection coil 121 detects magnetic field changes including magnetic field changes due to eddy currents.

既に説明したように、第1励磁コイル113aが励磁されると、フィードバックコイル112は、励磁コア111内に生じた磁束を捕捉する。このフィードバックコイル112からの信号は、マルチプレクサ304を介してADC302に伝送され、ADC302によりデジタル信号に変換され、コンピュータ305により励磁磁束を一定に保つようフィードバック処理される。 As already explained, the feedback coil 112 captures the magnetic flux generated in the exciting core 111 when the first exciting coil 113a is excited. A signal from the feedback coil 112 is transmitted to the ADC 302 via the multiplexer 304, converted into a digital signal by the ADC 302, and feedback-processed by the computer 305 so as to keep the excitation magnetic flux constant.

マルチプレクサ304には、検出コイル121に発生する電圧と、フィードバックコイル112から出力された電圧とが入力される。ADC302は、マルチプレクサ304の出力をデジタル信号に変換し、コンピュータ305に出力する。コンピュータ305は、ADC302からの出力に基づいて、測定及び解析処理を実行する。
コンピュータ305は、検出コイル121から出力される電圧と、基準電圧、すなわちフィードバックコイル112から出力される電圧を比較し、これらの振幅比と位相差を計算する。より詳細には、コンピュータ305は、振幅比として、フィードバックコイル112の出力の振幅値を分母とし、検出コイル121の出力の振幅値を分子とした値を計算する。これにより、測定系の電圧変動等による影響が抑制される。同様に、コンピュータ305は、位相差として、フィードバックコイル112の出力位相と検出コイル121の出力位相の差を計算する。
表示・データ集録部306は、コンピュータ305における測定及び解析処理の結果のデータを、表示、集録する。
The voltage generated in the detection coil 121 and the voltage output from the feedback coil 112 are input to the multiplexer 304 . ADC 302 converts the output of multiplexer 304 into a digital signal and outputs it to computer 305 . Computer 305 performs measurement and analysis processing based on the output from ADC 302 .
The computer 305 compares the voltage output from the detection coil 121 and the reference voltage, that is, the voltage output from the feedback coil 112, and calculates their amplitude ratio and phase difference. More specifically, the computer 305 calculates the amplitude ratio by using the amplitude value of the output of the feedback coil 112 as the denominator and the amplitude value of the output of the detection coil 121 as the numerator. As a result, the influence of voltage fluctuations and the like in the measurement system is suppressed. Similarly, computer 305 calculates the difference between the output phase of feedback coil 112 and the output phase of detection coil 121 as the phase difference.
A display/data acquisition unit 306 displays and acquires data of the results of measurement and analysis processing in the computer 305 .

このような非破壊検査測定システム10を用いて被検体本体すなわち内缶202の、寸法すなわち厚さの測定を行う際には、被検体2の外表面201aに沿ってセンサ1を移動させながら、内缶202の厚さt2が既知の複数の部分で、コンピュータ305によって正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を発生させて励磁コイル113を励振させる。コンピュータ305は、励磁コイル113の励振に応じて検出コイル121から出力される電圧変化の振幅比、位相差を計算する。
厚さt2が既知の部分で検出コイル121から出力される電圧のフィードバックコイル112との振幅比、位相差を計算するのは、この振幅比及び位相差から推定される内缶202の厚さt2を、測定した部分における実際の厚さと照合することで、推定結果を較正するのが目的である。較正については、後に詳説する。
ここで、正弦波信号の周波数を複数に異ならせて測定を行う場合、その複数の正弦波信号をコンピュータ305でデジタル的に発生させ、その合成されたデジタル信号をDAC301でアナログ信号に変換し、電力増幅器303を介して励磁コイル113を励磁する。検出コイル121の出力はマルチプレクサ304で実質的にサンプリング後、ホールドされ、ADC302によりデジタル信号に変換され、コンピュータ305により高速フーリエ変換(FFT)処理され、周波数ごとに振幅、位相差として出力される。フィードバックコイル112の出力も同様に、マルチプレクサ304、ADC302を介してデジタル信号に変換され、コンピュータ305により高速フーリエ変換され、周波数ごとに振幅、位相差として出力される。最終的には、振幅はフィードバックコイル112の出力に相当する振幅を分母とし、検出コイル121の出力に相当する振幅を分子とした周波数ごとの振幅比として出力される。同様に、位相差は、フィードバックコイル112に相当する位相差を基準として検出コイル121の出力に相当する位相差を算出し、周波数ごとの位相差として出力される。一般の信号の高速フーリエ変換(FFT)においては、サンプリング後の不連続部分を生じないようにするためにハミング窓等の窓関数フイルターを挿入する必要があるが、本実施例においては、上記、複数の正弦波信号をコンピュータ305でデジタル的に発生させる際に、連続波ではなく、ゼロから指数関数的に徐々に立ち上がる前置部(プリアンブル)と指数関数的に徐々に立ち下がりゼロになる後置部(ポストアンブル)を設けたバースト信号とすることにより、窓関数の挿入を省略することが可能となるため、これを省略している。
このように、高速フーリエ変換(FFT)を使用することにより、各周波数の各々の正弦波としての振幅比、位相差を同時に検出することが可能であるため、測定効率が高い。
When measuring the dimensions or thickness of the subject body, that is, the inner can 202 using such a non-destructive inspection measurement system 10, while moving the sensor 1 along the outer surface 201a of the subject 2, The computer 305 generates a sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves having different frequencies at a plurality of portions of the inner can 202 where the thickness t2 is known to excite the exciting coil 113 . The computer 305 calculates the amplitude ratio and phase difference of the voltage change output from the detection coil 121 according to the excitation of the excitation coil 113 .
The amplitude ratio and phase difference between the voltage output from the detection coil 121 and the feedback coil 112 in the portion where the thickness t2 is known are calculated based on the thickness t2 of the inner can 202 estimated from this amplitude ratio and phase difference. The purpose is to calibrate the estimation result by checking the actual thickness of the measured part. Calibration will be explained in detail later.
Here, when performing measurement by varying the frequency of the sine wave signal, the plurality of sine wave signals are digitally generated by the computer 305, the synthesized digital signal is converted to an analog signal by the DAC 301, Exciting coil 113 is excited via power amplifier 303 . The output of the detection coil 121 is substantially sampled by a multiplexer 304, held, converted into a digital signal by an ADC 302, processed by a computer 305 by fast Fourier transform (FFT), and output as amplitude and phase difference for each frequency. The output of feedback coil 112 is similarly converted into a digital signal via multiplexer 304 and ADC 302, fast Fourier transformed by computer 305, and output as amplitude and phase difference for each frequency. Ultimately, the amplitude is output as an amplitude ratio for each frequency, with the amplitude corresponding to the output of the feedback coil 112 as the denominator and the amplitude corresponding to the output of the detection coil 121 as the numerator. Similarly, for the phase difference, the phase difference corresponding to the output of the detection coil 121 is calculated based on the phase difference corresponding to the feedback coil 112, and is output as the phase difference for each frequency. In the fast Fourier transform (FFT) of general signals, it is necessary to insert a window function filter such as a Hamming window in order to prevent the occurrence of discontinuous portions after sampling. When a plurality of sinusoidal signals are digitally generated by the computer 305, they are not continuous waves, but a preamble that rises exponentially from zero and a post that falls exponentially to zero. Since it is possible to omit the insertion of a window function by using a burst signal provided with a postamble, it is omitted.
In this way, by using the fast Fourier transform (FFT), it is possible to simultaneously detect the amplitude ratio and phase difference of each sine wave of each frequency, resulting in high measurement efficiency.

一般的に、正弦波信号はその周波数、振幅、位相の3定数が決まれば、その波形が一意的に特定できる。そこで、コンピュータ305においては、波形解析処理手法として高速フーリエ変換(FFT)を使用し、振幅と位相とを算定する。
振幅としては、通常、電圧値が取られるが、検出コイル121の出力は、その値そのものは温度や電圧変動等の変動要因で変動する場合が多い。そこで、測定系の変動を抑えるため、既に説明したように、フィードバックコイル112の出力電圧の振幅を分母とする検出コイル121の出力との比を取った振幅比として、より一般化することで、精度の高いデータ集録が可能である。
位相は、フィードバックコイル112への入力位相と検出コイル121の出力との位相差をラジアン(radian)で表した。
In general, the waveform of a sine wave signal can be uniquely specified if the three constants of frequency, amplitude and phase are determined. Therefore, the computer 305 uses fast Fourier transform (FFT) as a waveform analysis processing method to calculate the amplitude and phase.
A voltage value is usually taken as the amplitude, but the value itself of the output of the detection coil 121 often fluctuates due to fluctuation factors such as temperature and voltage fluctuation. Therefore, in order to suppress fluctuations in the measurement system, as already explained, by generalizing the amplitude ratio to the output voltage of the detection coil 121 with the amplitude of the output voltage of the feedback coil 112 as the denominator, Highly accurate data acquisition is possible.
As the phase, the phase difference between the input phase to the feedback coil 112 and the output of the detection coil 121 is expressed in radians.

ここで、コンピュータ305においては、発生させる正弦波信号の各周波数の周波数列を、その各々の高調波が互いに相手方の周波数領域に落ち込む所謂エリアッシング現象を防ぐため、3を基数とする素数系列とし、本実施形態では、例えば、33,39,57,69,87Hzとしている。50,60Hz付近を避けたのは電源ノイズの影響を防ぐためである。また本実施形態では、高速フーリエ変換(FFT)として8192ポイントのデータを取得しているので、3(Hz)×8192=24,576(Hz)のサンプリング周波数でサンプリングを行っている。 Here, in the computer 305, the frequency sequence of each frequency of the sine wave signal to be generated is treated as a prime number sequence with a base of 3 in order to prevent the so-called aliasing phenomenon in which the respective harmonics fall into each other's frequency domain. , in this embodiment, for example, 33, 39, 57, 69 and 87 Hz. The reason for avoiding frequencies near 50 and 60 Hz is to prevent the influence of power supply noise. In addition, in this embodiment, 8192 points of data are acquired as fast Fourier transform (FFT), so sampling is performed at a sampling frequency of 3 (Hz)×8192=24,576 (Hz).

次に、本実施形態における較正について説明する。
非破壊検査測定システム10を用いて実際に内缶202の厚さt2を測定する前に、非破壊検査測定システム10を較正する必要がある。較正は、被検体2の内缶202の厚さt2や、外缶201と内缶202の間隔であるGapを変動させて検出コイル121の出力電圧を測定し、厚さt2や間隔Gapと検出コイル121の出力電圧との関係を調べることにより行われる。したがって、理想的には、被検体2に、厚さt2や間隔Gapが既知で異なる複数の部分があれば、この部分における検出コイル121の出力電圧を調べることで、較正を行うことができる。しかし、このような条件を満たすような部分が被検体2にない場合には、厚さt2や間隔Gapを変更可能な模擬体を作成し、これを用いて較正を行う。
なお、本実施形態においては、被検体本体すなわち内缶202の被検体2中の位置を、上記のように、被検体2の外表面201aを構成する部材である外缶201からの、内缶202への距離となる間隔Gapで表現しているが、被検体2の外表面201aからの距離、すなわち外缶201の厚さt1と間隔Gapの和により表現してもよいのは言うまでもない。
Next, calibration in this embodiment will be described.
Before using the nondestructive inspection measurement system 10 to actually measure the thickness t2 of the inner can 202, the nondestructive inspection measurement system 10 needs to be calibrated. Calibration is performed by varying the thickness t2 of the inner can 202 of the subject 2 and the gap between the outer can 201 and the inner can 202, measuring the output voltage of the detection coil 121, and detecting the thickness t2 and the gap Gap. This is done by examining the relationship with the output voltage of the coil 121 . Therefore, ideally, if the subject 2 has a plurality of portions with known and different thicknesses t2 and gaps, calibration can be performed by checking the output voltage of the detection coil 121 at these portions. However, if there is no portion in the subject 2 that satisfies such conditions, a simulated body that can change the thickness t2 and the gap Gap is created and used for calibration.
In this embodiment, the position of the subject body, that is, the inner can 202, in the subject 2 is determined from the inner can 201, which is a member forming the outer surface 201a of the subject 2, as described above. 202, but it is needless to say that the distance from the outer surface 201a of the subject 2, that is, the sum of the thickness t1 of the outer can 201 and the gap Gap may be used.

非破壊検査測定システム10の較正と、この較正結果を用いた内缶202の厚さt2の推定、測定を行うために、コンピュータ305は、較正時勾配計算部310、較正部311、及び測定部312を備えている。 In order to calibrate the non-destructive inspection measurement system 10 and estimate and measure the thickness t2 of the inner can 202 using this calibration result, the computer 305 includes a gradient calculation section 310 during calibration, a calibration section 311, and a measurement section. 312.

較正時勾配計算部310は、特定の周波数で、内缶202の既知の第1の厚さt21で、外缶201と内缶202の既知の第1の間隔Gap1において、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比を横軸とし、位相差を縦軸とした振幅比-位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部310は、外缶201と内缶202の間隔Gapを第1の間隔Gap1と異なる第2の間隔Gap2に変更し、他は同じ条件の下で、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上にプロットされたこれら2つの点を結ぶ、第1の直線を計算する。
較正時勾配計算部310はまた、第1の厚さt21とは異なる既知の第2の厚さt22で、外缶201と内缶202の第3の間隔Gap3において、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部310は、外缶201と内缶202の間隔Gapを第3の間隔Gap3と異なる第4の間隔Gap4に変更し、他は同じ条件の下で、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上にプロットされたこれら2つの点を結ぶ、第2の直線を計算する。
上記において、第1の間隔Gap1と第3の間隔Gap3、及び第2の間隔Gap2と第4の間隔Gap4は、それぞれ、同一であっても良いが、異なっていても良い。
Calibration slope calculator 310 performs measurement using sensor 1 at a specific frequency, with known first thickness t21 of inner can 202, and at known first gap Gap1 between outer can 201 and inner can 202. The amplitude ratio and phase difference are calculated by and plotted on an amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio as the horizontal axis and the phase difference as the vertical axis. In addition, the calibration gradient calculator 310 changed the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 to a second gap Gap2 different from the first gap Gap1, and the sensor 1 was used under the same conditions. Amplitude ratio and phase difference are calculated from the measurements and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. Calibration slope calculator 310 calculates a first straight line connecting these two points plotted on the amplitude ratio-phase difference plane.
The calibrated slope calculator 310 also calculates, by measurement using the sensor 1, at a known second thickness t22 different from the first thickness t21 and at a third gap Gap3 between the outer can 201 and the inner can 202: Amplitude ratio and phase difference are calculated and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. In addition, the calibration gradient calculator 310 changed the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 to a fourth gap Gap4 different from the third gap Gap3, and the sensor 1 was used under the same conditions. Amplitude ratio and phase difference are calculated from the measurements and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. Calibration slope calculator 310 calculates a second straight line connecting these two points plotted on the amplitude ratio-phase difference plane.
In the above description, the first gap Gap1 and the third gap Gap3, and the second gap Gap2 and the fourth gap Gap4 may be the same or different.

次に、較正時勾配計算部310は、第1の直線と第2の直線の延長線上の交点P0を求める。
また、較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上で、第1の直線の勾配と、第2の直線の勾配を計算する。
Next, calibration gradient calculator 310 obtains an intersection point P0 on an extension line of the first straight line and the second straight line.
Further, calibration gradient calculator 310 calculates the gradient of the first straight line and the gradient of the second straight line on the amplitude ratio-phase difference plane.

このように、較正時勾配計算部310は、内缶202の厚さt2が既知で異なる複数の部分に対し、複数の厚さt21、t22ごとに、異なる複数の測定条件Gap1、Gap2、及び測定条件Gap3、Gap4の各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。
また、較正時勾配計算部310は、複数の厚さt21、t22ごとに求められた直線間の交点P0を計算する。
また、測定条件は、被検体2の外表面201aからの、または外表面201aを構成する部材201からの、被検体本体202への距離を含む。本実施形態においては、この距離は、外缶201と内缶202間の間隔Gapである。
In this way, the calibration-time gradient calculator 310 sets a plurality of different measurement conditions Gap1, Gap2, and measurement conditions Gap1, Gap2, and measurement Under each of the conditions Gap3 and Gap4, the voltage output from the detection coil 121 is measured, the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated, and the amplitude ratio and phase difference are used as two axes. A straight line connecting the points corresponding to the at least two measurements on the plane is obtained, and the gradient of the straight line is calculated.
In addition, the calibration gradient calculator 310 calculates the intersection P0 between the straight lines obtained for each of the plurality of thicknesses t21 and t22.
In addition, the measurement conditions include the distance from the outer surface 201a of the subject 2 or from the member 201 forming the outer surface 201a to the subject body 202 . In this embodiment, this distance is the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 .

後に図3等の実施例を用いて詳細に説明するように、内缶202の厚さt2と、当該厚さt2に対応する直線に対して計算された勾配の間には、比例の関係が成立する。すなわち、勾配をxとし、aを勾配にかかる係数、bを定数とすると、内缶202の厚さt2は、例えばt2=ax+bの一次式で表すことができる。
既に説明したように、較正時勾配計算部310により、内缶202の複数の厚さt21、t22に対し、これらに対応する勾配の値が計算されている。したがって、較正部311は、これら内缶202の厚さt21、t22と、これらに対応する勾配の値を上記の一次式にそれぞれ代入することにより、a、bを変数とした2元連立方程式を構築する。較正部311は、これを解いてa、bの値を導出する。較正部311は、これら導出されたa、bの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数とし、これが入力された場合に内缶202の厚さt2を計算可能な、推定式を立式する。
As will be described later in detail using embodiments such as FIG. 3, there is a proportional relationship between the thickness t2 of the inner can 202 and the gradient calculated for the straight line corresponding to the thickness t2. To establish. That is, the thickness t2 of the inner can 202 can be expressed by, for example, a linear expression of t2=ax+b, where x is the gradient, a is a coefficient applied to the gradient, and b is a constant.
As already explained, the calibration gradient calculator 310 calculates gradient values corresponding to a plurality of thicknesses t21 and t22 of the inner can 202 . Therefore, the calibration unit 311 substitutes the thicknesses t21 and t22 of the inner can 202 and the values of the gradients corresponding to these into the above linear equations, respectively, to obtain a two-dimensional simultaneous equation with variables a and b as To construct. The calibration unit 311 solves this to derive the values of a and b. By substituting these derived values of a and b into the above linear expression, the calibration unit 311 uses the gradient as a variable, and when this is input, the thickness t2 of the inner can 202 can be calculated. formulate.

このように、較正部311は、内缶202の複数の厚さt21、t22ごとの、当該厚さt21、t22(寸法)と、当該厚さt21、t22に対して計算された勾配(勾配を基にした値)との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、厚さt2の測定時に厚さt2を推定する、勾配を変数とした推定式を立式する。
より詳細には、較正部311は、内缶202の複数の厚さt21、t22ごとに、当該厚さt21、t22と、当該厚さに対して計算された勾配との関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを連立方程式として解くことにより厚さt2と勾配との関係を表す係数を計算し、勾配を変数として係数を適用することにより推定式を立式する。
この連立方程式においては、厚さと勾配は比例の関係にある。
In this way, the calibration unit 311 calculates the thicknesses t21 and t22 (dimensions) and the gradients calculated for the thicknesses t21 and t22 (the gradient A simultaneous equation is constructed from the relationship with the base value), and based on the solution, an estimation formula is formulated with the gradient as a variable to estimate the thickness t2 when the thickness t2 is measured.
More specifically, the calibration unit 311 calculates, for each of a plurality of thicknesses t21 and t22 of the inner can 202, a multi-dimensional is formulated, and these are solved as simultaneous equations to calculate the coefficient representing the relationship between the thickness t2 and the gradient, and the coefficient is applied with the gradient as a variable to formulate an estimation formula.
In this simultaneous equation, the thickness and the gradient are in a proportional relationship.

実際に内缶202の厚さt2を推定、測定する際には、測定部312は、被検体2上の測定しようとする任意の、厚さt2が未知の部分でセンサ1を稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。測定部312は、振幅比-位相差平面上に、測定時振幅比と測定時位相差を測定点としてプロットし、この測定点と、第1の直線と第2の直線の延長線上の交点P0を結ぶ測定直線の勾配である測定時勾配を計算する。測定部312は、測定時勾配を、較正部311により立式された推定式に代入することで、被検体2上の測定した部分における内缶202の厚さt2を計算、測定する。
この場合、被検体2の測定した部分で外缶201と内缶202の間隔Gapが変更できる場合は、それにより、振幅比-位相差平面での勾配を求め、推定式に代入しても良い。
When actually estimating and measuring the thickness t2 of the inner can 202, the measurement unit 312 operates the sensor 1 at an arbitrary portion of the subject 2 to be measured where the thickness t2 is unknown. The output voltage from the coil 121 is measured as the voltage during measurement, and the amplitude ratio and phase difference during measurement, which are the amplitude ratio and phase difference between the voltage during measurement and the reference voltage, are calculated. The measurement unit 312 plots the measured amplitude ratio and the measured phase difference as measurement points on the amplitude ratio-phase difference plane, and plots this measurement point and the intersection point P0 on the extension line of the first straight line and the second straight line. Calculate the measured slope, which is the slope of the measured line connecting . The measurement unit 312 calculates and measures the thickness t<b>2 of the inner can 202 at the measured portion on the subject 2 by substituting the gradient at the time of measurement into the estimation formula formulated by the calibration unit 311 .
In this case, if the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 can be changed at the measured portion of the subject 2, then the gradient on the amplitude ratio-phase difference plane may be obtained and substituted into the estimation formula. .

このように、測定部312は、推定式を基に、内缶202の測定対象となる部分の厚さt2を推定して測定する。
より詳細には、測定部312は、内缶202の測定対象となる部分に対し、検出コイル121から出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する振幅比-位相差平面上での勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を推定式の変数に代入して厚さを計算、測定する。
ここで、測定部312は、振幅比-位相差平面上での測定時振幅比及び測定時位相差に対応する測定点と交点P0とを結ぶ直線の勾配を、測定時勾配として計算する。
In this manner, the measurement unit 312 estimates and measures the thickness t2 of the portion of the inner can 202 to be measured based on the estimation formula.
More specifically, the measurement unit 312 measures the voltage output from the detection coil 121 as the measurement voltage for the portion of the inner can 202 to be measured. Calculate a certain measured amplitude ratio and measured phase difference, calculate the measured gradient that is the gradient on the amplitude ratio-phase difference plane corresponding to these, and substitute the measured gradient for the variables of the estimation formula Calculate and measure thickness.
Here, the measurement unit 312 calculates the gradient of a straight line connecting the measurement point corresponding to the amplitude ratio and phase difference at measurement on the amplitude ratio-phase difference plane and the intersection point P0 as the gradient at measurement.

次に、上記のような較正時勾配計算部310、較正部311、及び測定部312のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム10の実施例とともに説明する。 Next, more detailed behaviors of the gradient calculation unit 310 during calibration, the calibration unit 311, and the measurement unit 312 as described above will be described together with an embodiment of the nondestructive inspection measurement system 10. FIG.

[実施例1]
検出器12は、図1に示される検出コイル121として、直径が0.20mmΦのPEW線を合計14,000回、空芯バイファイラー巻きとして巻回し、中点接地平衡出力とし、耐ノイズ性の強い構成としている。バイファイラー巻きとしたのは、多層巻きの場合、巻き始めと巻き終わりとでは直径差がでるので捕捉される磁束に差が出るためである。通常の1本の線による単純な巻き方ではたとえ巻き数の中央を接地しても平衡出力とはならないからで、これに対し、2本を同時に巻くバイファイラー巻きは、巻回後、2本の巻き線を加法直列接続してその中点を接地することにより、完全な平衡出力とすることが出来るため、耐ノイズ性能を高めることが出来るためである。
励磁器11の励磁コア111は、厚さ100um、幅10mmの方向性珪素鋼板を100枚積層し、その上にフィードバックコイル112として直径が0.30mmΦのPEW線を130回巻回することで構成している。励磁コア111及びフィードバックコイル112の上に、励磁コイル113として、直径が1mmΦのPEW線を合計200回巻回している。
センサ1全体の寸法は幅160mm、長さ440mm、高さ130mmとなり、センサ1は、センサとしては大型に構成されている。
被検体2を構成する外缶201、内缶202としては、いずれも幅、及び長さ800mmのステンレスSUS304の平板を用いた。外缶201の厚さt1は、30mm固定とした。内缶202は、25、28、30、32、35mmのいずれかの厚さt2の平板を交換可能な構成とした。外缶201と内缶202間の間隔Gapは、70、80、90mmのいずれかに可変可能な構成とした。
[Example 1]
The detector 12 uses the detection coil 121 shown in FIG. It has a strong structure. The bifilar winding is used because, in the case of multi-layer winding, there is a difference in the diameter between the start and the end of winding, which causes a difference in magnetic flux to be captured. This is because a simple winding method using a single wire does not produce a balanced output even if the center of the number of turns is grounded. By connecting the windings in additive series and grounding the middle point of the windings, it is possible to obtain a perfectly balanced output, thereby enhancing the noise resistance performance.
The excitation core 111 of the exciter 11 is constructed by laminating 100 oriented silicon steel sheets with a thickness of 100 μm and a width of 10 mm, and a PEW wire with a diameter of 0.30 mmφ wound 130 times as a feedback coil 112 thereon. is doing. On the excitation core 111 and the feedback coil 112, as the excitation coil 113, a PEW wire with a diameter of 1 mmΦ is wound a total of 200 times.
The overall dimensions of the sensor 1 are 160 mm in width, 440 mm in length, and 130 mm in height, and the sensor 1 is large-sized as a sensor.
As the outer can 201 and the inner can 202 constituting the test object 2, flat plates of stainless steel SUS304 having a width and a length of 800 mm were used. The thickness t1 of the outer can 201 was fixed at 30 mm. The inner can 202 is configured to be replaceable with a flat plate having a thickness t2 of any one of 25, 28, 30, 32 and 35 mm. The gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 was configured to be variable to any one of 70, 80, and 90 mm.

測定装置3のコンピュータ305については、周波数として、33、39、57、69、87Hzの5つの周波数の正弦波を合成したデジタル信号を発生させるように構成した。この信号は、DAC301を介してアナログ信号に変換され、電力増幅器303を介してセンサ1に出力されて、励磁器11を駆動するのに用いられている。
電力増幅器303による出力電圧は4V、出力電流は約0.35Aとし、これにより互いに直列接続された6本の励磁コイル113を駆動している。
測定装置3においては、高速フーリエ変換(FFT)が行われる。高速フーリエ変換においては、2のn乗個のデータをサンプリングする必要があるため、サンプリング周波数24,576Hzで8,192ポイントのデータを取得して高速フーリエ変換を行い、33、39、57、69、87Hzの5つの周波数の各々で独立して振幅比、位相差を取得するように構成した。振幅及び位相の基準は、フィードバックコイル112の出力とし、振幅はそれとの比、すなわち振幅比、位相はそれとの差、すなわち位相差として取得する。以下、本実施例1のデータにおいては、振幅比を例えばA33Hz(A:Amplitude、33Hz、比のため無名数)、位相差P33Hz(P:Phase、33Hz、単位:radian)と表記している。
本実施例のDAC301およびADC302はともに16ビットシステムを採用しており、ともに十分な精度と確度を有している。
The computer 305 of the measuring device 3 was configured to generate a digital signal obtained by synthesizing sine waves of five frequencies of 33, 39, 57, 69 and 87 Hz. This signal is converted to an analog signal via DAC 301 and output to sensor 1 via power amplifier 303 for use in driving exciter 11 .
The power amplifier 303 has an output voltage of 4 V and an output current of about 0.35 A, which drives the six exciting coils 113 connected in series.
A Fast Fourier Transform (FFT) is performed in the measuring device 3 . In the fast Fourier transform, it is necessary to sample 2 n pieces of data. , 87 Hz to acquire the amplitude ratio and phase difference independently at each of the five frequencies. The output of the feedback coil 112 is used as a reference for amplitude and phase, and the amplitude is obtained as a ratio thereof, that is, an amplitude ratio, and the phase is obtained as a difference therefrom, that is, a phase difference. Hereinafter, in the data of the first embodiment, the amplitude ratio is expressed as A33Hz (A: Amplitude, 33Hz, an anonymous number because of the ratio) and the phase difference as P33Hz (P: Phase, 33Hz, unit: radian).
Both the DAC 301 and ADC 302 of this embodiment employ a 16-bit system and both have sufficient precision and accuracy.

図3は、測定結果の一例で、温度を10.4℃、周波数を33Hz、外缶201の厚さt1を30mmに固定し、内缶202の厚さt2を25、28、30、32、35mmに変動させ、この各々において70、80、90mmの各間隔Gapについて検出コイル121の出力電圧を測定し、この出力電圧とフィードバックコイル112による基準電圧との振幅比と位相差を計算して、振幅比を横軸、位相差を縦軸とする振幅比-位相差平面上にプロットしたものである。ここで、内缶202の厚さt2が同一の測定結果の各々は、間隔Gapが異なる点間を結ぶと、図3に一点鎖線で示されるように、同一直線上に位置する。すなわち、異なる厚さt2の各々に対し、対応して異なる直線が生成される。これらの直線は、交点P01において交差する。
図4は、図3に示した温度が10.4℃のグラフを直線で示した上に、温度が10.4℃と同様な測定を温度が11.4℃の場合についても実施して、この結果を重ねて破線で示したものである。図4における直線と破線の条件の差異、すなわち温度が、僅か1℃異なった場合でも、計算される振幅比や位相差が変動し、結果として厚さt2の測定結果が変化することがわかる。しかしながら、その変化は平行移動的である。これはステンレスSUS304の体積抵抗率の温度係数は1.1×10^-3と極めて大きく、その影響を受けていることを示すものである。図4から周波数を39、57、69、87Hzと変化させた場合の測定結果を、図5、図6、図7、図8に示す。周波数が上昇するに応じて、直線間の交点を中心とした直線の延在方向が、時計回りに回転するように変化している。
図3から明らかなように、内缶202の厚さt2が同じで、間隔Gapが異なる点における測定値は、振幅比-位相差平面上で一直線上に並び、厚さt2が異なる場合における直線とは一つの交点で交差する。本実施形態における較正時勾配計算部310、較正部311、及び測定部312の挙動は、これらの実験事実に基づいている。
FIG. 3 shows an example of the measurement results, where the temperature is 10.4° C., the frequency is 33 Hz, the thickness t1 of the outer can 201 is fixed at 30 mm, and the thickness t2 of the inner can 202 is set at 25, 28, 30, 32, 35 mm, the output voltage of the detection coil 121 is measured for each gap of 70, 80, 90 mm in each of these, and the amplitude ratio and phase difference between this output voltage and the reference voltage by the feedback coil 112 are calculated, It is plotted on an amplitude ratio-phase difference plane in which the horizontal axis is the amplitude ratio and the vertical axis is the phase difference. Here, the measurement results for the same thickness t2 of the inner can 202 are located on the same straight line when connecting the points with different gaps Gap, as indicated by the dashed-dotted line in FIG. That is, for each different thickness t2, a correspondingly different straight line is generated. These straight lines intersect at the intersection point P01.
FIG. 4 shows the graph for the temperature of 10.4° C. shown in FIG. These results are superimposed and indicated by a dashed line. It can be seen that even if the conditions of the straight line and broken line in FIG. 4 differ, that is, the temperature differs by only 1° C., the calculated amplitude ratio and phase difference fluctuate, resulting in a change in the measurement result of the thickness t2. However, the change is translational. This indicates that the temperature coefficient of the volume resistivity of stainless steel SUS304 is as large as 1.1×10̂-3 and is affected by it. 5, 6, 7 and 8 show the measurement results when the frequency is changed from FIG. 4 to 39, 57, 69 and 87 Hz. As the frequency increases, the extension direction of the straight lines centering on the intersection point between the straight lines rotates clockwise.
As is clear from FIG. 3, the measured values at the points where the thickness t2 of the inner can 202 is the same and the interval Gap is different are arranged on a straight line on the amplitude ratio-phase difference plane. intersect at one intersection. The behaviors of the calibration gradient calculator 310, the calibrator 311, and the measurement unit 312 in this embodiment are based on these experimental facts.

被検体2によっては、外缶201と内缶202の間隔Gapが不明か、または変更することができないことを考慮して、間隔Gapが可変な模擬体を作り、これを用いて測定装置3を較正し、実際の被検体2を測定することを想定して説明する。
例えば、模擬体に関して、図3に示されるような、温度を10.4℃、周波数を33Hz、外缶201の厚さt1を30mmに固定した状況において、内缶202の厚さt2を25mmに、及び間隔Gapを70mmに設定する。較正時勾配計算部310は、この状態における検出コイル121の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比-位相差平面上に点PA1としてプロットする。更に、模擬体の間隔Gapを90mmに変更して、較正時勾配計算部310が、この状態における検出コイル121の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比-位相差平面上に点PA2としてプロットする。較正時勾配計算部310は、この2点PA1、PA2を結ぶ第1の直線LA1を求め、第1の直線LA1の勾配を計算する。
次に、模擬体を、上記のように点PA1として示した測定結果に対応する測定条件から内缶202の厚さt2のみを35mmに変更した状態とする。較正時勾配計算部310は、この状態における検出コイル121の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比-位相差平面上に点PA3としてプロットする。更に、模擬体の間隔Gapを90mmに変更して、較正時勾配計算部310が、この状態における検出コイル121の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比-位相差平面上に点PA4としてプロットする。較正時勾配計算部310は、この2点PA3、PA4を結ぶ第2の直線LA2を求め、第2の直線LA2の勾配を計算する。
上記の結果を表1に示す。表1においては、第1及び第2の直線LA1、LA2の各々に相当する結果として、これら直線上LA1、LA2での間隔Gapが80mmの場合に相当する点PA5、PA6の各々の振幅比-位相差平面上での座標値、計算された勾配等が記載されている。

Figure 0007170323000006
Considering that the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 is unknown or cannot be changed depending on the subject 2, a simulated body with a variable gap Gap is created and used to measure the measurement device 3. Description will be made assuming that the calibration is performed and the actual subject 2 is measured.
For example, with respect to the simulated object, the temperature is fixed at 10.4° C., the frequency is fixed at 33 Hz, and the thickness t1 of the outer can 201 is fixed at 30 mm, as shown in FIG. , and the spacing Gap to 70 mm. Calibration gradient calculator 310 measures the output voltage of detection coil 121 in this state, calculates the amplitude ratio and the phase difference, and plots the result as point PA1 on the amplitude ratio-phase difference plane. Furthermore, the interval Gap of the simulated body is changed to 90 mm, and the calibration gradient calculation unit 310 measures the output voltage of the detection coil 121 in this state to calculate the amplitude ratio and the phase difference, and the result is the amplitude ratio - position Plot as point PA2 on the phase difference plane. Calibration gradient calculator 310 obtains first straight line LA1 connecting these two points PA1 and PA2, and calculates the gradient of first straight line LA1.
Next, the simulated body is set to a state in which only the thickness t2 of the inner can 202 is changed to 35 mm from the measurement conditions corresponding to the measurement result shown as point PA1 as described above. Calibration gradient calculator 310 measures the output voltage of detection coil 121 in this state, calculates the amplitude ratio and the phase difference, and plots the result as point PA3 on the amplitude ratio-phase difference plane. Furthermore, the interval Gap of the simulated body is changed to 90 mm, and the calibration gradient calculation unit 310 measures the output voltage of the detection coil 121 in this state to calculate the amplitude ratio and the phase difference, and the result is the amplitude ratio - position Plot as point PA4 on the phase difference plane. Calibration gradient calculator 310 obtains a second straight line LA2 connecting these two points PA3 and PA4, and calculates the gradient of second straight line LA2.
Table 1 shows the above results. In Table 1, as a result corresponding to each of the first and second straight lines LA1 and LA2, the amplitude ratio of each of the points PA5 and PA6 corresponding to the case where the gap Gap on these straight lines LA1 and LA2 is 80 mm − Coordinate values on the phase difference plane, calculated gradients, etc. are described.
Figure 0007170323000006

較正時勾配計算部310は、内缶202の複数の厚さt2の場合の各々、すなわちt2が25mmの場合と35mmの場合の各々について求められた、2つの直線LA1、LA2の交点P01の座標を計算する。 The calibration gradient calculator 310 calculates the coordinates of the intersection point P01 of the two straight lines LA1 and LA2 obtained for each of a plurality of thicknesses t2 of the inner can 202, that is, when t2 is 25 mm and 35 mm. to calculate

次に、較正部311は、内缶202の複数の厚さt2ごとの、当該厚さt2と、厚さt2に対して計算された勾配との関係から、連立方程式を構築する。
勾配をxとし、aを勾配にかかる係数、bを定数とすると、厚さt2は、例えばt2=ax+bの一次式で表すことができる。
ここで、係数aと定数bは、較正として、内缶の厚さt2が既知の2点(t21、t22)において、実際に内缶の厚さt2を測定し、その各々における、勾配xと内缶の厚さt2の測定値の組み合わせ(x1、t21)、(x2、t22)を上式に入力した、次の数式1として示される連立方程式を構築して解くことにより、決定することができる。

Figure 0007170323000007
本式、及び以下の説明に使用する各式において、「*」は、乗算を意味するものとして使用する。
表1において、「勾配」、「t2機械的寸法」の欄の第1行と第2行の各々は、上記の(x1、t21)、(x2、t22)のそれぞれの組み合わせの実際の数値を記載したもので、上記の連立方程式を表形式で表したものである。
較正部311は、上記数式1を解いて、係数aと定数bの値を導出する。求められた係数aと定数bの値は、表1中のa、bと示されたそれぞれの欄に記載されている。連立方程式の解法としては、逆行列式法、クラメール法等既知の方法を使用すれば良く、本実施形態においては、コンピュータ上の計算において、桁落ちの心配が少ないとされるクラメール法を用いている。後述の各変形例において、連立方程式は、上記の表1と同様の表形式で表示する。
較正部311は、この解、すなわち内缶202の厚さt2と勾配との関係を表す係数を基に、勾配を変数として係数を適用することにより、厚さt2の測定時に厚さt2を推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数a、定数bの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数として、次のような推定式を立式する。
Figure 0007170323000008
Next, the calibration unit 311 constructs simultaneous equations from the relationship between the thickness t2 and the gradient calculated for the thickness t2 for each of the plurality of thicknesses t2 of the inner can 202 .
Assuming that the gradient is x, a is a coefficient applied to the gradient, and b is a constant, the thickness t2 can be expressed by, for example, a linear expression of t2=ax+b.
Here, the coefficient a and the constant b are obtained by actually measuring the thickness t2 of the inner can at two points (t21, t22) where the thickness t2 of the inner can is known, as a calibration, and obtaining the slope x and By inputting the combination of measured values (x1, t21) and (x2, t22) of the thickness t2 of the inner can into the above equation, the simultaneous equations shown as the following Equation 1 can be constructed and solved. can.
Figure 0007170323000007
In this equation and each equation used in the following description, "*" is used to mean multiplication.
In Table 1, each of the 1st and 2nd rows in the columns of "gradient" and "t2 mechanical dimension" indicates actual numerical values for the above combinations of (x1, t21) and (x2, t22). It is a tabular representation of the above system of equations.
The calibrator 311 solves Equation 1 above to derive the values of the coefficient a and the constant b. The obtained values of the coefficient a and the constant b are listed in the columns labeled a and b in Table 1, respectively. As a method for solving the simultaneous equations, known methods such as the inverse matrix method and the Cramer method may be used. I am using In each modified example described later, simultaneous equations are displayed in a tabular format similar to Table 1 above.
Based on this solution, that is, the coefficient representing the relationship between the thickness t2 of the inner can 202 and the slope, the calibration unit 311 applies a coefficient using the slope as a variable to estimate the thickness t2 when measuring the thickness t2. Formulate an estimation formula. More specifically, by substituting the values of the derived coefficient a and constant b into the above linear expression, the following estimation formula is formulated with the gradient as a variable.
Figure 0007170323000008

実際に内缶202の厚さt2を推定、測定する際には、測定部312は、被検体2上の測定しようとする任意の、厚さt2が未知の部分でセンサ1を稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部312は、振幅比-位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する測定点をプロットし、この測定点と交点P01を結ぶ直線の勾配を求める。測定部312は、この勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点におけるt2の値を算定する。
When actually estimating and measuring the thickness t2 of the inner can 202, the measurement unit 312 operates the sensor 1 at an arbitrary portion of the subject 2 to be measured where the thickness t2 is unknown. The output voltage from the coil 121 is measured as the voltage during measurement, and the amplitude ratio and phase difference during measurement, which are the amplitude ratio and phase difference between the voltage during measurement and the reference voltage, are calculated.
The measurement unit 312 plots the measurement points corresponding to the measured amplitude ratio and the measured phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane, and obtains the gradient of the straight line connecting this measurement point and the intersection point P01. The measurement unit 312 calculates the value of t2 at the measurement point by substituting this gradient into the above estimation formula.

図9に測定結果を示す。図9において、実線は温度が10.4℃の場合を、破線は11.4℃の場合を示す。温度が10.4℃の場合には、間隔Gapが70、80、90mmの各々の場合に相当する3本の線がほぼ重なって、間隔Gapの補償が出来ていることがわかる。なお、被検体本体として用いた25、30、35mmの平板は、標準品として溶鉱炉から出たそのままの厚さであるが、28mmと32mmの平板は、各々30mm及び35mmの平板から切削加工により作り出したもので、加工により電磁誘導的物性値が変化したと推定される。しかしながら、変化したなりに間隔Gapの変動は補償されていることは明らかである。
本実施例においては、被検体本体202として平板状の板体で説明したが、曲面状の板体であっても、本発明の効果は変わらない。
FIG. 9 shows the measurement results. In FIG. 9, the solid line indicates the case when the temperature is 10.4°C, and the dashed line indicates the case when the temperature is 11.4°C. When the temperature is 10.4° C., the three lines corresponding to the gap gaps of 70, 80, and 90 mm are almost overlapped, indicating that the gap gap is compensated. The 25, 30, and 35 mm flat plates used as the specimen bodies have the same thickness as the standard products as they came out of the blast furnace, but the 28 mm and 32 mm flat plates were cut from 30 mm and 35 mm flat plates, respectively. It is presumed that the electromagnetic induction physical properties changed due to processing. However, it is clear that the variation in the spacing Gap is compensated for as it has changed.
In this embodiment, the object body 202 has been described as a flat plate, but the effect of the present invention is the same even if the object body 202 has a curved surface.

次に、図1~図9、及び図10を用いて、上記の非破壊検査測定システム10を用いた非破壊検査測定方法を説明する。図10は、非破壊検査測定方法のフローチャートである。
本非破壊検査測定方法は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、励磁コイルで被検体本体を励磁したときに被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、被検体本体を励磁するため励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧を検出し、被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、被検体本体の寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法の測定時に寸法を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、推定式を基に、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定して測定する。
Next, a nondestructive inspection and measurement method using the nondestructive inspection and measurement system 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 9 and 10. FIG. FIG. 10 is a flow chart of the non-destructive inspection measurement method.
This non-destructive inspection and measurement method includes an excitation coil that excites the subject body provided in the subject, and outputs a voltage that corresponds to the magnetic field change that occurs in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil. A sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves having mutually different frequencies is applied to the detection coil and an excitation coil for exciting the body of the subject, and the voltage output from the detection coil is detected. A non-destructive inspection measurement method for measuring the dimensions of a body, wherein for a plurality of portions of a body of a subject having known and different dimensions, output from a detection coil under each of a plurality of different measurement conditions for each of the plurality of dimensions Measure the applied voltage and calculate the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage, and take the amplitude ratio and phase difference as two axes, the points corresponding to at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane Obtaining a straight line connecting between, calculating the gradient of the straight line, constructing simultaneous equations from the relationship between the dimension and the value based on the gradient calculated for the dimension for each dimension, Based on the solution, an estimation formula is formulated with the values based on the gradient as variables to estimate the dimensions when measuring the dimensions. Estimate and measure.

較正時勾配計算部310は、特定の周波数で、内缶202の既知の第1の厚さt21で、外缶201と内缶202の既知の第1の間隔Gap1において、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比を横軸とし、位相差を縦軸とした振幅比-位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部310は、外缶201と内缶202の間隔Gapを第1の間隔Gap1と異なる第2の間隔Gap2に変更し、他は同じ条件の下で、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上にプロットされたこれら2つの点を結ぶ、第1の直線を計算する。
較正時勾配計算部310はまた、第1の厚さt21とは異なる既知の第2の厚さt22で、外缶201と内缶202の第3の間隔Gap3において、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部310は、外缶201と内缶202の間隔Gapを第3の間隔Gap3と異なる第4の間隔Gap4に変更し、他は同じ条件の下で、センサ1を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比-位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上にプロットされたこれら2つの点を結ぶ、第2の直線を計算する。
較正時勾配計算部310は、振幅比-位相差平面上で、第1の直線の勾配と、第2の直線の勾配を計算する(ステップS1)。
Calibration slope calculator 310 performs measurement using sensor 1 at a specific frequency, with known first thickness t21 of inner can 202, and at known first gap Gap1 between outer can 201 and inner can 202. The amplitude ratio and phase difference are calculated by and plotted on an amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio as the horizontal axis and the phase difference as the vertical axis. In addition, the calibration gradient calculator 310 changed the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 to a second gap Gap2 different from the first gap Gap1, and the sensor 1 was used under the same conditions. Amplitude ratio and phase difference are calculated from the measurements and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. Calibration slope calculator 310 calculates a first straight line connecting these two points plotted on the amplitude ratio-phase difference plane.
The calibrated slope calculator 310 also calculates, by measurement using the sensor 1, at a known second thickness t22 different from the first thickness t21 and at a third gap Gap3 between the outer can 201 and the inner can 202: Amplitude ratio and phase difference are calculated and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. In addition, the calibration gradient calculator 310 changed the gap Gap between the outer can 201 and the inner can 202 to a fourth gap Gap4 different from the third gap Gap3, and the sensor 1 was used under the same conditions. Amplitude ratio and phase difference are calculated from the measurements and plotted on the amplitude ratio-phase difference plane. Calibration slope calculator 310 calculates a second straight line connecting these two points plotted on the amplitude ratio-phase difference plane.
Calibration gradient calculator 310 calculates the gradient of the first straight line and the gradient of the second straight line on the amplitude ratio-phase difference plane (step S1).

較正時勾配計算部310は、第1の直線と第2の直線の延長線上の交点P0を求める(ステップS3)。 Calibration gradient calculator 310 obtains an intersection point P0 on the extension line of the first straight line and the second straight line (step S3).

較正部311は、内缶202の厚さt21、t22と、これらに対応する勾配の値を基に2元連立方程式を構築する(ステップS5)。
較正部311は、これを解いて、推定式を立式する(ステップS7)。
The calibrator 311 constructs a binary simultaneous equation based on the thicknesses t21 and t22 of the inner can 202 and the gradient values corresponding to these (step S5).
The calibration unit 311 solves this and formulates an estimation formula (step S7).

実際に内缶202の厚さt2を推定、測定する際には、測定部312は、被検体2上の測定しようとする任意の、厚さt2が未知の部分でセンサ1を稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。測定部312は、振幅比-位相差平面上に、測定時振幅比と測定時位相差を測定点としてプロットし、この測定点と、第1の直線と第2の直線の延長線上の交点P0を結ぶ測定直線の勾配である測定時勾配を計算する(ステップS9)。
測定部312は、測定時勾配を、較正部311により立式された推定式に代入することで、被検体2上の測定した部分における内缶202の厚さt2を計算、測定する(ステップS11)。
When actually estimating and measuring the thickness t2 of the inner can 202, the measurement unit 312 operates the sensor 1 at an arbitrary portion of the subject 2 to be measured where the thickness t2 is unknown. The output voltage from the coil 121 is measured as the voltage during measurement, and the amplitude ratio and phase difference during measurement, which are the amplitude ratio and phase difference between the voltage during measurement and the reference voltage, are calculated. The measurement unit 312 plots the measured amplitude ratio and the measured phase difference as measurement points on the amplitude ratio-phase difference plane, and plots this measurement point and the intersection point P0 on the extension line of the first straight line and the second straight line. is calculated, which is the slope of the measurement straight line connecting (step S9).
The measuring unit 312 calculates and measures the thickness t2 of the inner can 202 at the measured portion on the subject 2 by substituting the gradient at the time of measurement into the estimation formula formulated by the calibrating unit 311 (step S11 ).

次に、上記の非破壊検査測定システム10及び非破壊検査測定方法の効果について説明する。 Next, effects of the nondestructive inspection measurement system 10 and the nondestructive inspection measurement method described above will be described.

本実施形態の非破壊検査測定システム10は、被検体2内に設けられた被検体本体202を励磁する励磁コイル113と、励磁コイル113で被検体本体202を励磁したときに被検体本体202に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイル121と、被検体本体202を励磁するため励磁コイル113に、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイル121から出力される電圧を検出し、被検体本体202の寸法t2を測定する測定装置3と、を備える非破壊検査測定システム10であって、測定装置3は、被検体本体202の寸法t2が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法t2ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部310と、複数の寸法t2ごとの、当該寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法t2の測定時に寸法t2を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部311と、推定式を基に、被検体本体202の測定対象となる部分の寸法t2を推定して測定する測定部312と、を備えている。
また、本実施形態の非破壊検査測定方法は、被検体2内に設けられた被検体本体202を励磁する励磁コイル113と、励磁コイル113で被検体本体202を励磁したときに被検体本体202に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイル121と、被検体本体202を励磁するため励磁コイル113に、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイル121から出力される電圧を検出し、被検体本体202の寸法t2を測定する、非破壊検査測定方法であって、被検体本体202の寸法t2が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法t2ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の寸法t2ごとの、当該寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法t2の測定時に寸法t2を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、推定式を基に、被検体本体202の測定対象となる部分の寸法t2を推定して測定する。
上記のような構成によれば、被検体本体202の測定対象となる部分の寸法t2を測定する前に、寸法t2が既知で異なる複数の部分に対し、寸法t2ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法t2が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法t2に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体202の測定対象となる部分の寸法t2を推定、測定する際には、寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法t2が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体2内に設けられた被検体本体202の寸法t2を測定可能である。
The nondestructive inspection measurement system 10 of this embodiment includes an exciting coil 113 that excites a subject body 202 provided in the subject 2 , and an excitation coil 113 that excites the subject body 202 . A sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves having mutually different frequencies is applied to the detection coil 121 that outputs a voltage corresponding to the generated magnetic field change and to the excitation coil 113 for exciting the subject body 202, a measuring device 3 that detects the voltage output from the detection coil 121 and measures the dimension t2 of the subject body 202, wherein the measuring device 3 measures the dimension of the subject body 202 For a plurality of portions where t2 is known and different, the voltage output from the detection coil 121 is measured under each of a plurality of different measurement conditions for each of a plurality of dimensions t2, and the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are determined. , find a straight line connecting at least two points corresponding to the measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio and the phase difference as two axes, and calculate the slope of the straight line Gradient calculation during calibration From the relationship between the dimension t2 and the gradient-based value calculated for the dimension t2 for each dimension t2, a system of equations is constructed, and based on the solution, the dimension t2 A calibration unit 311 that formulates an estimation formula with a value based on the gradient as a variable for estimating the dimension t2 when measuring and a measurement unit 312 that estimates and measures.
In addition, the non-destructive inspection and measurement method of this embodiment includes the excitation coil 113 that excites the subject body 202 provided in the subject 2, and the excitation coil 113 that excites the subject body 202. A sine wave signal or a composite signal composed of a plurality of sine waves with mutually different frequencies is applied to the detection coil 121 that outputs a voltage corresponding to the magnetic field change occurring in the body 202 and to the excitation coil 113 to excite the subject body 202. , a non-destructive inspection measuring method for detecting the voltage output from the detection coil 121 and measuring the dimension t2 of the subject body 202, wherein for a plurality of portions with known and different dimensions t2 of the subject body 202, For each of a plurality of dimensions t2, under each of a plurality of different measurement conditions, the voltage output from the detection coil 121 is measured, and the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated. Obtain a straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane, calculate the gradient of the straight line, and calculate the dimension t2 and the dimension for each of a plurality of dimensions t2 Construct a system of equations from the relationship with the slope-based values calculated for t2, and use the slope-based values as variables to estimate the dimension t2 when the dimension t2 is measured. Then, based on the estimation formula, the dimension t2 of the portion of the subject body 202 to be measured is estimated and measured.
According to the configuration described above, before measuring the dimension t2 of the portion to be measured of the subject body 202, a plurality of different measurement conditions are applied to a plurality of portions having known and different dimensions t2 for each dimension t2. , the voltage output from the detection coil 121 is measured, and the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated. A straight line connecting points corresponding to at least two measurements is obtained, and the slope of the straight line is calculated. If the measurement conditions are changed while the dimension t2 is the same, the amplitude ratio and the phase difference are approximately proportional. The slope in the case is a value in which the influence of the measurement conditions is suppressed.
When estimating and measuring the dimension t2 of the portion to be measured of the subject body 202, the relationship between the dimension t2 and the value based on the gradient calculated for the dimension t2 is used. By solving the simultaneous equations, an estimation formula is formulated, and the dimension t2 is obtained based on this formula.
Therefore, it is possible to reduce the influence of measurement conditions and measure the dimension t2 of the subject body 202 provided in the subject 2 with high accuracy.

また、較正部311は、複数の寸法t2ごとに、当該寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値との関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを連立方程式として解くことにより寸法t2と勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、勾配を基にした値を変数として係数を適用することにより推定式を立式する。
また、測定部312は、被検体本体202の測定対象となる部分に対し、検出コイル121から出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する振幅比-位相差平面上での勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を推定式の変数に代入して寸法t2を計算、測定する。
また、較正時勾配計算部310は、更に、複数の寸法t2ごとに求められた直線間の交点を計算し、測定部312は、振幅比-位相差平面上での測定時振幅比及び測定時位相差に対応する測定点と交点とを結ぶ直線の勾配を、測定時勾配として計算する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システム10を適切に実現可能である。
In addition, the calibration unit 311 formulates a multidimensional linear equation representing the relationship between the dimension t2 and the value based on the gradient calculated for the dimension t2, for each of the multiple dimensions t2, By solving these equations as simultaneous equations, a coefficient representing the relationship between the dimension t2 and the value based on the slope is calculated, and an estimation formula is formulated by applying the coefficient with the value based on the slope as a variable.
In addition, the measurement unit 312 measures the voltage output from the detection coil 121 as the voltage at the time of measurement for the portion to be measured of the subject body 202, and measures the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage. Calculate the amplitude ratio and the phase difference at the time of measurement, calculate the gradient at the time of measurement, which is the gradient on the amplitude ratio-phase difference plane corresponding to these, and use the value based on the gradient at the time of measurement as a variable in the estimation formula Substitute to calculate and measure the dimension t2.
In addition, the calibration gradient calculation unit 310 further calculates the intersection points between the straight lines obtained for each of the plurality of dimensions t2, and the measurement unit 312 calculates the amplitude ratio-measurement amplitude ratio on the phase difference plane and the measurement time The slope of a straight line connecting the measurement point corresponding to the phase difference and the intersection is calculated as the slope during measurement.
According to the configuration as described above, the nondestructive inspection measurement system 10 as described above can be appropriately realized.

また、測定条件は、被検体2の外表面201aまたは外表面201aを構成する部材201からの、被検体本体202への距離を含む。
上記のような構成によれば、被検体2の外表面201aまたは外表面201aを構成する部材201からの、被検体本体202への距離Gapの影響を低減し、高精度で、被検体2内に設けられた被検体本体202の寸法t2を測定可能である。
Further, the measurement conditions include the distance from the outer surface 201a of the subject 2 or the member 201 forming the outer surface 201a to the subject body 202 .
According to the above configuration, the influence of the distance Gap from the outer surface 201a of the subject 2 or the member 201 constituting the outer surface 201a to the subject body 202 is reduced, and the inside of the subject 2 can be measured with high accuracy. It is possible to measure the dimension t2 of the subject body 202 provided in the .

また、被検体本体202は板体であり、寸法t2は板体の厚さt2であり、勾配を基にした値は勾配であり、連立方程式においては、寸法t2と勾配は比例の関係にある。
上記のような構成によれば、被検体本体202が、平板状や窯状に形成された板体である場合に、その厚さt2を、高精度に測定可能である。
The subject body 202 is a plate, the dimension t2 is the thickness t2 of the plate, and the value based on the gradient is the gradient. In the simultaneous equations, the dimension t2 and the gradient are in a proportional relationship. .
According to the configuration as described above, the thickness t2 can be measured with high accuracy when the subject body 202 is a flat plate or a kiln-shaped plate.

[実施形態の第1変形例]
次に、図11を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム10及び非破壊検査測定方法の第1変形例を説明する。図11は、本第1変形例における非破壊検査測定システム40の構成を示す図である。本第1変形例における非破壊検査測定システム40は、上記実施形態の非破壊検査測定システム10とは、測定装置403のコンピュータ405が、被検体2の周辺温度による測定結果への変動を補償する点が異なっている。
[First modification of the embodiment]
Next, with reference to FIG. 11, a first modified example of the nondestructive inspection measurement system 10 and the nondestructive inspection measurement method shown as the above embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a nondestructive inspection measurement system 40 in the first modified example. The nondestructive inspection measurement system 40 in the first modified example differs from the nondestructive inspection measurement system 10 in the above embodiment in that the computer 405 of the measurement device 403 compensates for fluctuations in the measurement result due to the ambient temperature of the object 2. points are different.

電磁誘導の対象となる被検体2は一般的には金属で、渦電流は、その金属の電気抵抗の影響を受ける。一方で、金属の電気抵抗の温度係数は非常に大きく、例えばステンレス鋼SUS304の電気抵抗の温度係数は1.1x10^-3である。したがって、測定値は温度の影響を強く受けるため、温度を考慮すると、測定精度を向上し得る。しかし、被検体本体202は被検体2内に設けられているため、温度を直接検出することは出来ない。
本変形例においては、一般的な金属においては、高い周波数の振幅は渦電流の影響を強く受ける場合が多いことに着目し、高い周波数の振幅比を温度の指標として較正に取り入れ、較正、測定することにより温度補償を行う。
概念的には、上記実施形態の構成に加え、上記実施形態において較正時勾配計算部310で使用した周波数とは異なる、本変形例においてはより高い周波数を使用して、温度が異なる状態で測定し、間隔Gapの変動による振幅比-位相差平面上での勾配と振幅比または位相差を連立方程式中に取り込んで較正し、温度補償を行う。
The object 2 to be subjected to electromagnetic induction is generally a metal, and the eddy current is affected by the electrical resistance of that metal. On the other hand, the temperature coefficient of electrical resistance of metals is very large. For example, the temperature coefficient of electrical resistance of stainless steel SUS304 is 1.1×10^-3. Therefore, since the measured value is strongly affected by temperature, the measurement accuracy can be improved by considering the temperature. However, since the subject body 202 is provided inside the subject 2, the temperature cannot be directly detected.
In this modification, focusing on the fact that in general metals, the amplitude of high frequencies is often strongly affected by eddy currents, the amplitude ratio of high frequencies is incorporated into calibration as an index of temperature, and calibration and measurement are performed. Temperature compensation is performed by
Conceptually, in addition to the configuration of the above embodiment, a frequency different from the frequency used in the gradient calculation unit 310 during calibration in the above embodiment, which is higher in this modification, is used to measure at different temperatures. Then, the slope and the amplitude ratio or phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane due to the variation of the interval Gap are introduced into simultaneous equations for calibration and temperature compensation.

より具体的には、本変形例における較正時勾配計算部410は、次のような処理を実行する。ここで、上記実施形態においては、例えば表1として示したように、各測定は同一の温度条件の下で、かつ同一周波数を検出コイル121に印加することで行われていた。この温度及び周波数を、第1の温度及び第1の周波数とする。
較正時勾配計算部410は、まず上記実施形態と同様に、上記表1に相当する測定を行う。すなわち、較正時勾配計算部410は、第1の温度及び第1の周波数の条件下で、内缶202の厚さt2が既知で異なる複数の部分に対し、複数の厚さt2ごとに、既知で異なる複数の間隔Gapの各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ第1及び第2の直線を求め、当該第1及び第2の直線の勾配を、2つの第1温度時勾配として計算する。
次に、較正時勾配計算部410は、第1の温度とは異なる第2の温度の下で、第1の周波数の信号を検出コイル121に印加して、少なくとも1種類の厚さt2に対し、既知で異なる複数の間隔Gapの各々で、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を、第2温度時勾配として計算する。
更に、較正時勾配計算部410は、第1の温度及び第2の温度の各々の下で、第1の周波数とは異なる、本変形例においてはより高い第2の周波数の信号を検出コイル121に印加して、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算する。
較正部411は、複数の厚さt2及び温度ごとの、厚さt2と、第1温度時勾配、第2温度時勾配、及び異周波数振幅比の関係から連立方程式を構築し、その解を基に推定式を立式する。
測定部412は、推定式を基に、内缶202の測定対象となる部分の厚さt2を推定して測定する。
More specifically, the calibrated gradient calculator 410 in this modified example performs the following processing. Here, in the above embodiment, each measurement is performed under the same temperature conditions and by applying the same frequency to the detection coil 121, as shown in Table 1, for example. Let this temperature and frequency be the first temperature and the first frequency.
Calibration gradient calculator 410 first performs measurements corresponding to Table 1 above, as in the above embodiment. That is, the slope-at-calibration calculator 410 calculates a known At each of a plurality of different intervals Gap, the voltage output from the detection coil 121 is measured, the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated, and the amplitude ratio and the phase difference are used as two axes. Obtaining first and second straight lines connecting points corresponding to at least two measurement results on the phase difference plane, and calculating the gradients of the first and second straight lines as the two first temperature gradients .
Next, calibration gradient calculator 410 applies a signal of a first frequency to sensing coil 121 under a second temperature different from the first temperature to obtain at least one type of thickness t2. , at each of a plurality of known and different intervals Gap, the voltage output from the detection coil 121 is measured and the amplitude ratio and phase difference between this and the reference voltage are calculated, and at least 2 on the amplitude ratio-phase difference plane. A straight line connecting the points corresponding to the two measurement results is obtained, and the gradient of the straight line is calculated as the second temperature gradient.
Further, the calibrated slope calculator 410 detects a signal at a second frequency different from the first frequency, which is higher in this modification, under each of the first temperature and the second temperature. , the voltage output from the detection coil 121 is measured, and the different-frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, is calculated.
The calibration unit 411 constructs simultaneous equations from the relationship between the thickness t2, the first temperature gradient, the second temperature gradient, and the different frequency amplitude ratio for each of a plurality of thicknesses t2 and temperatures, and based on the solution Formulate an estimation formula for
The measurement unit 412 estimates and measures the thickness t2 of the portion of the inner can 202 to be measured based on the estimation formula.

以下、上記のような較正時勾配計算部410、較正部411、及び測定部412のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム40の実施例とともに説明する。 Hereinafter, more detailed behaviors of the gradient calculation unit 410 during calibration, the calibration unit 411, and the measurement unit 412 as described above will be described together with an embodiment of the nondestructive inspection measurement system 40. FIG.

[実施例2]
上記実施形態において示した図9に示されるように、温度を11.4℃とした場合は、温度を10.4℃とした場合とは変化して異なる値を示しており、その変化は平行移動的である。したがって、この平行移動を反映するような、何らかの温度補償を行う必要がある。温度補償として、熱電対等の温度検出素子を設けて、これによる測定結果を基に行う方法もあるが、温度検出素子を外缶201には設置できても、内缶202には設置は不可能な場合の方が多く、一般的には困難である。このため、可能であれば、センサ1により取得したデータを基に補償するのが望ましい。そこで着目したのが、高い周波数領域でのデータである。
図8に示されるように、周波数を87Hzとした場合では、温度によって位相はあまり変化しないのに比べ、振幅比の変化は大きい。これは、周波数が高くなると渦電流が大きくなり、渦電流は被検体の電気抵抗の影響を受けるので、電気抵抗の温度変化を大きく受けるためである。そこで、周波数が87Hzの場合の測定結果を、一種の温度計として連立方程式中に取り込む。
[Example 2]
As shown in FIG. 9 shown in the above embodiment, when the temperature is 11.4° C., different values are shown than when the temperature is 10.4° C., and the changes are parallel. mobile. Therefore, some temperature compensation needs to be done to reflect this translation. As temperature compensation, there is a method in which a temperature detection element such as a thermocouple is provided and the measurement is performed based on the measurement result. In many cases, it is generally difficult. Therefore, it is desirable to compensate based on the data acquired by the sensor 1, if possible. Therefore, we focused on the data in the high frequency region.
As shown in FIG. 8, when the frequency is 87 Hz, the phase does not change much with temperature, but the amplitude ratio changes greatly. This is because the higher the frequency, the larger the eddy current, and the eddy current is affected by the electrical resistance of the object under test, which is greatly affected by temperature changes in the electrical resistance. Therefore, the measurement result when the frequency is 87 Hz is incorporated into the simultaneous equations as a kind of thermometer.

具体的には、較正時勾配計算部410は、まず、温度を第1の温度、例えば10.4℃とし、周波数を第1の周波数、例えば33Hzとした状態で、内缶202の厚さt2を変えて、上記実施形態において表1として示したような測定を行い、表1の勾配の欄に記載された、複数の直線LA1、LA2の各々に対応する勾配を、第1温度時勾配として計算する。 Specifically, the slope-at-calibration calculator 410 first sets the temperature to a first temperature, such as 10.4° C., and sets the frequency to a first frequency, such as 33 Hz. is changed, the measurement shown in Table 1 in the above embodiment is performed, and the slope corresponding to each of the plurality of straight lines LA1 and LA2 described in the slope column of Table 1 is used as the first temperature time slope calculate.

次に、較正時勾配計算部410は、温度を第2の温度である11.4℃と変え、周波数は第1の周波数から変えずに、測定を行う。ここでは、外缶201の厚さt1を30mmに固定し、内缶202の厚さt2を35mmと固定し、間隔Gapを70、80、90mmと変化させた。これにより、図4に点PB1、PB2、PB3として示される測定結果が得られる。この中の、例えば点PB1と点PB3を結ぶ第3の直線LB3を求め、第3の直線LB3の勾配を、第2温度時勾配として計算する。
上記の結果を表2に示す。表2においては、上記実施形態における第1及び第2の直線LA1、LA2の各々と、及び本変形例における第3の直線LB3に相当する結果として、これら直線上LA1、LA2、LB3での間隔Gapが80mmの場合に相当する点PA5、PA6、PB2の各々の振幅比-位相差平面上での座標値、計算された勾配等が記載されている。

Figure 0007170323000009
Next, calibration slope calculator 410 changes the temperature to the second temperature of 11.4° C. and performs measurement without changing the frequency from the first frequency. Here, the thickness t1 of the outer can 201 was fixed at 30 mm, the thickness t2 of the inner can 202 was fixed at 35 mm, and the gap Gap was changed to 70, 80 and 90 mm. This yields the measurement results shown as points PB1, PB2, PB3 in FIG. Among them, for example, a third straight line LB3 connecting points PB1 and PB3 is determined, and the gradient of the third straight line LB3 is calculated as the second temperature gradient.
Table 2 shows the above results. In Table 2, as a result corresponding to each of the first and second straight lines LA1 and LA2 in the above embodiment and the third straight line LB3 in this modified example, the distances on these straight lines LA1, LA2, and LB3 The coordinate values on the amplitude ratio-phase difference plane, the calculated gradients, etc. of each of the points PA5, PA6, and PB2 corresponding to the case where the gap is 80 mm are described.
Figure 0007170323000009

更に、較正時勾配計算部410は、表2において「A87Hz_35_80」として示されるような、各点PA5、PA6、PB2の各々の測定条件において、内缶202の厚さt2を35mmに固定し、間隔Gapを80mmとし、周波数を、第1の周波数の33Hzよりも高い、第2の周波数である87Hzに変更した場合の測定を行い、各々の場合の振幅比である異周波数振幅比を計算する。この測定条件下における測定結果は、上記実施形態において示した図8の、周波数を87Hzとした場合に相当する。点PA5と点PA6においては、測定条件の差異は内缶202の厚さt2のみであり、第2の周波数を用いた測定においてはこの厚さt2を35mmに固定としたため、図8においては、これらは同じ点PB4に相当し、結果として表2中には同じ値が格納されている。点PB2は、図8においては点PB5に相当する。 Further, the gradient calculation unit 410 during calibration fixes the thickness t2 of the inner can 202 to 35 mm under the measurement conditions of each of the points PA5, PA6, and PB2 as shown as "A87Hz_35_80" in Table 2, and the interval Gap is 80 mm, measurement is performed when the frequency is changed to the second frequency of 87 Hz, which is higher than the first frequency of 33 Hz, and the different frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio in each case, is calculated. The measurement result under this measurement condition corresponds to the case where the frequency is 87 Hz in FIG. 8 shown in the above embodiment. At points PA5 and PA6, the only difference in the measurement conditions is the thickness t2 of the inner can 202. In the measurement using the second frequency, the thickness t2 was fixed at 35 mm. These correspond to the same point PB4, and as a result the same values are stored in Table 2. Point PB2 corresponds to point PB5 in FIG.

次に、較正部411は、内缶202の複数の厚さt2及び温度ごとの、当該厚さt2と、厚さt2に対して計算された勾配と、及び異周波数振幅比との関係から、連立方程式を構築する。
勾配をxとし、異周波数振幅比をyとし、aを勾配にかかる係数、bを異周波数振幅比にかかる係数、cを定数とすると、厚さt2は、例えばt2=ax+by+cの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部411は、上記実施形態と同様な要領で、表2中の各値を代入して係数a、b、定数cに関する3元連立方程式を構築して解くことで、表2中のa、b、cとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部411は、この解、すなわち内缶202の厚さt2と勾配、及び異周波数振幅比との関係を表す係数を基に、勾配及び異周波数振幅比を変数として係数を適用することにより、厚さt2の測定時に厚さt2を推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数a、b、定数cの値を上記の一次式に代入することで、勾配及び異周波数振幅比を変数として、次のような推定式を立式する。

Figure 0007170323000010
Next, the calibrating unit 411 determines the relationship between the thickness t2, the gradient calculated for the thickness t2, and the different-frequency amplitude ratio for each of the plurality of thicknesses t2 and temperatures of the inner can 202, Build a system of equations.
If the gradient is x, the different frequency amplitude ratio is y, a is a coefficient applied to the gradient, b is a coefficient applied to the different frequency amplitude ratio, and c is a constant, the thickness t2 is, for example, t2 = ax + by + c. be able to. For this equation, the calibration unit 411 constructs and solves a ternary simultaneous equation for the coefficients a, b, and constant c by substituting each value in Table 2 in the same manner as in the above-described embodiment. Derive the values listed in the respective columns denoted as a, b, c in 2.
Based on this solution, that is, the coefficient representing the relationship between the thickness t2 of the inner can 202, the slope, and the different frequency amplitude ratio, the calibration unit 411 applies the coefficient with the slope and the different frequency amplitude ratio as variables, An estimation formula for estimating the thickness t2 when measuring the thickness t2 is formulated. More specifically, by substituting the values of the derived coefficients a, b, and constant c into the above linear expression, the following estimation formula is formulated with the gradient and the different-frequency amplitude ratio as variables.
Figure 0007170323000010

実際に内缶202の厚さt2を推定、測定する際には、測定部412は、被検体2上の測定しようとする任意の部分でセンサ1を稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部412は、測定時の温度に対応する振幅比-位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求める。また、測定部412は、測定時の温度に対応する異周波数振幅比の値を、コンピュータ405に格納されたテーブルなどから取得する。測定部412は、この勾配及び異周波数振幅比を上記の推定式に代入することで、当該測定点におけるt2値を算定する。
When actually estimating and measuring the thickness t2 of the inner can 202, the measurement unit 412 operates the sensor 1 at an arbitrary portion to be measured on the subject 2 and measures the output voltage from the detection coil 121. The measured voltage is measured, and the measured amplitude ratio and the measured phase difference, which are the amplitude ratio and phase difference between the measured voltage and the reference voltage, are calculated.
The measuring unit 412 plots the points corresponding to the measured amplitude ratio and the measured phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane corresponding to the temperature at the time of measurement, and obtains the gradient of the straight line connecting this point and the intersection point. . The measurement unit 412 also acquires the value of the different-frequency amplitude ratio corresponding to the temperature at the time of measurement from a table or the like stored in the computer 405 . The measurement unit 412 calculates the t2 value at the measurement point by substituting this gradient and the different-frequency amplitude ratio into the above estimation formula.

図12に測定結果を示す。温度が11.4℃、間隔Gapが90mmの場合においては、内缶202の厚さt2の測定に若干の誤差があるが、他の条件においては十分に精度の高い結果が導出されている。
表3は、導出された係数及び定数a、b、cを用いて測定値を計算した結果を表にしたものである。表4は、2点を結ぶ直線2本と、その2直線の交点P01(x0,y0)を求める連立方程式類で、表計算ソフトウェアの行列式を求める関数を用い、クラメール法で計算している。測定値をこのマクロに入力すれば自動的にx0、y0の値が計算されるように構成されている。

Figure 0007170323000011
Figure 0007170323000012
FIG. 12 shows the measurement results. When the temperature is 11.4° C. and the gap Gap is 90 mm, there is a slight error in the measurement of the thickness t2 of the inner can 202, but sufficiently accurate results are derived under other conditions.
Table 3 tabulates the results of calculating the measured values using the derived coefficients and constants a, b, and c. Table 4 shows two straight lines connecting two points and a set of simultaneous equations for obtaining the intersection point P01 (x0, y0) of the two straight lines. there is It is configured so that the values of x0 and y0 are automatically calculated by inputting the measured values into this macro.
Figure 0007170323000011
Figure 0007170323000012

本第1変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に本変形例においては、較正時勾配計算部410は、勾配を計算する際に励磁コイル113に印加した正弦波信号または合成信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイル121から出力される電圧を測定して、これと、基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算し、較正部411は、複数の寸法t2及び温度ごとの、当該寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数振幅比との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式する。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部410において勾配を計算する際に励磁コイル113に印加した信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイル113に印加し、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算して、これを連立方程式に反映している。高い周波数の振幅は、渦電流の影響を強く受けるため、高い周波数の振幅比が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体2内に設けられた被検体本体202の寸法を測定可能である。
It goes without saying that the first modified example has the same effect as the already described embodiment.
In particular, in the present modified example, calibration gradient calculator 410 applies a frequency higher than the frequency of the sine wave signal or composite signal applied to excitation coil 113 when calculating the gradient to excitation coil 113, and from detection coil 121, The output voltage is measured, and the different frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, is calculated. Simultaneous equations are constructed from the relationship between the value based on the gradient calculated for and the different frequency amplitude ratio, and an estimation equation is formulated based on the solution.
According to the configuration as described above, a higher frequency than the signal applied to the excitation coil 113 is applied to the excitation coil 113 when calculating the gradient in the calibration gradient calculator 410, and the detection coil 121 outputs the A different frequency amplitude ratio, which is an amplitude ratio between the measured voltage and the reference voltage, is calculated and reflected in the simultaneous equations. High-frequency amplitudes are strongly affected by eddy currents, so by constructing and solving simultaneous equations that reflect the high-frequency amplitude ratio, it is possible to formulate an estimation formula that appropriately considers the effects of temperature.
Therefore, it is possible to reduce the influence of temperature and measure the dimensions of the subject body 202 provided in the subject 2 with high accuracy.

[実施形態の第2変形例]
次に、図13、図14を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム10及び非破壊検査測定方法の第2変形例を説明する。図13は、本第2変形例における非破壊検査測定システム50の構成を示す図である。図14は、本第2変形例における非破壊検査測定システム50の、センサ1Cの模式的な平面図である。本第2変形例における非破壊検査測定システム50は、上記実施形態の非破壊検査測定システム10とは、被検体が異なっており、これに伴い、コンピュータ505における処理内容も異なっている。
被検体2Cの中に埋設された、棒状のもの、特に丸棒状の被検体本体202Cの直径を、センサ1Cと被検体本体2C間の距離、すなわちリフト・オフ(LOと略称する)に影響されず正確に測定したいという要求は大きい。その一例として、鉄筋コンクリート中の鉄筋の直径を、コンクリートに埋め込まれた深さ、すなわち業界用語で言う「かぶり」の量に関係なく正確に測定したいという要求がある。
本変形例においては、このような要求に対するものであり、被検体本体202Cは断面円状の棒体である。検査対象となる被検体2Cは、特に本変形例においては、例えば鉄筋コンクリートにより形成された柱や梁である。被検体2Cにおいては、コンクリート201C中の、外表面201aからLOの間隔を隔てた位置に鉄筋202Cが埋設されている。図13においては、鉄筋202Cは紙面に直交する方向に延在している。また、LOの基準は円状断面の中心として以下測定している。鉄筋202Cの直径Dは、この断面の直径としている。
[Second Modification of Embodiment]
Next, a second modification of the nondestructive inspection measurement system 10 and the nondestructive inspection measurement method shown as the above embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a nondestructive inspection measurement system 50 in the second modified example. FIG. 14 is a schematic plan view of the sensor 1C of the nondestructive inspection measurement system 50 according to the second modified example. The nondestructive inspection measurement system 50 according to the second modified example differs from the nondestructive inspection measurement system 10 according to the above-described embodiment in the object to be inspected.
The diameter of a rod-shaped object, particularly a round rod-shaped object body 202C embedded in the object 2C is affected by the distance between the sensor 1C and the object body 2C, that is, lift-off (abbreviated as LO). There is a great demand for accurate measurement without fail. An example of this is the desire to accurately measure the diameter of rebar in reinforced concrete regardless of how deep it is embedded in the concrete, ie, the amount of "cover" in the industry term.
In this modified example, such a request is met, and the subject main body 202C is a rod with a circular cross section. The subject 2C to be inspected is, particularly in this modified example, a pillar or beam made of, for example, reinforced concrete. In the subject 2C, a reinforcing bar 202C is embedded in the concrete 201C at a position spaced LO from the outer surface 201a. In FIG. 13, the reinforcing bar 202C extends in a direction perpendicular to the plane of the paper. In addition, the reference of LO is measured below as the center of the circular cross section. The diameter D of the reinforcing bar 202C is the diameter of this cross section.

センサ1Cの構成は、図14に示されるように4つの励磁器11により構成されている点のみが、上記実施形態と異なっている。したがって、センサ1Cに関する詳細な説明は省略する。 The configuration of the sensor 1C differs from that of the above embodiment only in that it comprises four exciters 11 as shown in FIG. Therefore, detailed description of the sensor 1C is omitted.

本変形例においては、上記のように被検体本体が上記実施形態とは異なるため、測定装置503の、特にコンピュータ505に設けられた較正時勾配計算部510、較正部511、及び測定部512の挙動が、上記実施形態とは異なっている。
本変形例においては、非破壊検査測定システム50は最終的には、鉄筋202Cの直径Dを測定する。この、鉄筋202Cの直径を測定するに際し、測定装置503は、コンピュータ505内に格納された基準となる所定の大きさの円の直径と、鉄筋202Cの直径の差分の二乗を、寸法として測定、計算する。この寸法の値を基に、コンピュータ505は鉄筋202Cの直径Dを計算する。
概念的に説明すると、本変形例においては、太さの異なる鉄筋202Cの振幅比、位相差を、センサ1Cと鉄筋202C間の距離を変化させて測定し、振幅比-位相差平面上で測定点間を結ぶ直線の勾配が、太さの差分の二乗に比例するものとして較正及び測定を行う。
In this modified example, since the body of the subject is different from that of the above embodiment as described above, the calibration gradient calculation unit 510, the calibration unit 511, and the measurement unit 512 provided in the measuring device 503, particularly the computer 505, Behavior is different from the above embodiment.
In this modification, the nondestructive inspection measurement system 50 finally measures the diameter D of the reinforcing bar 202C. When measuring the diameter of the reinforcing bar 202C, the measuring device 503 measures the square of the difference between the diameter of a circle of a predetermined reference size stored in the computer 505 and the diameter of the reinforcing bar 202C as a dimension. calculate. Based on this dimension value, the computer 505 calculates the diameter D of the rebar 202C.
Conceptually, in this modification, the amplitude ratio and phase difference of reinforcing bars 202C with different thicknesses are measured by changing the distance between the sensor 1C and the reinforcing bars 202C, and measured on the amplitude ratio-phase difference plane. Calibration and measurement are performed assuming that the slope of the straight line connecting the points is proportional to the square of the thickness difference.

以下、上記のような較正時勾配計算部510、較正部511、及び測定部512のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム50の実施例とともに説明する。 Hereinafter, more detailed behaviors of the gradient calculation unit 510 during calibration, the calibration unit 511, and the measurement unit 512 as described above will be described together with an embodiment of the nondestructive inspection measurement system 50. FIG.

[実施例3]
センサ1Cとしては、筐体が幅120mm、長さ440mm,高さ130mmとなるように形成した。
一般的な鉄筋コンクリートに使用される鉄筋は、D9、D13等の異形鉄筋で、コンクリートとの密着性を高めるため表面に節状の凹凸があり、精密な比較測定には適さない。 そこで、本実施例においては、鉄筋コンクリート用の丸鋼鉄筋を使用した。しかし、同じ規格の丸鋼鉄筋でも、電気抵抗、比透磁率等、電磁誘導的物性値に個体差があるので、予備測定を実施し、標準的なものを選定した。また、直径が9mmΦ、13mmΦの鉄筋に関しては規格品を使用したが、11mmΦに関しては規格品がないので、直径が13mmΦの同一個体の長尺鉄筋から、13mmΦ、48.3cmのものと、旋盤削り出しで11mmΦ、48.3cmのものとを作成し、個体差をなくすよう配慮した。
[Example 3]
The sensor 1C was formed to have a housing with a width of 120 mm, a length of 440 mm, and a height of 130 mm.
Reinforcing bars used in general reinforced concrete are deformed reinforcing bars such as D9 and D13, which have knot-shaped unevenness on the surface to improve adhesion to concrete, and are not suitable for precise comparative measurement. Therefore, in this example, round steel reinforcing bars for reinforced concrete were used. However, since there are individual differences in electromagnetic induction physical properties such as electrical resistance and relative permeability, even among round steel reinforcing bars of the same standard, preliminary measurements were carried out and standard ones were selected. In addition, standard products were used for reinforcing bars with diameters of 9 mmΦ and 13 mmΦ, but there is no standard product for 11 mmΦ, so from the same individual long reinforcing bars with a diameter of 13 mmΦ, 13 mmΦ, 48.3 cm and lathe cutting 11mmΦ and 48.3cm were created in order to eliminate individual differences.

図15は、測定結果の一例で、長さLが48.3cmと同じで、直径Dが9、11、13mmの3種類の鉄筋202Cを、36.5mm、56.5mmの2種類のLOに設けた、合計6種類の場合において、周波数を6Hzとして検出コイル121の出力電圧を測定し、振幅比と位相差を計算した結果を、振幅比-位相差平面にプロットしたものである。
周波数を6Hzと低い周波数に設定した理由は、鋼材は磁性を有しており、磁性がある場合、周波数が高くなると大きな渦電流を生じ、それによる反磁場のため、磁力線が被検体内に浸透しにくくなるためである。
FIG. 15 shows an example of the measurement results, in which three types of reinforcing bars 202C with the same length L of 48.3 cm and diameters D of 9, 11, and 13 mm are attached to two types of LOs of 36.5 mm and 56.5 mm. The output voltage of the detection coil 121 was measured at a frequency of 6 Hz for a total of 6 different cases, and the results of calculating the amplitude ratio and the phase difference were plotted on the amplitude ratio-phase difference plane.
The reason for setting the frequency to a low frequency of 6 Hz is that steel has magnetism, and if there is magnetism, a large eddy current is generated when the frequency increases, and the resulting demagnetizing field causes the magnetic lines of force to penetrate into the subject. This is because it becomes difficult to

直径Dが9mmΦ、11mmΦ、13mmΦの場合の各々において、LOが36.5mmの点と56.5mmの点を結ぶ直線を、それぞれ直線LC1、LC2、LC3とする。これら直線LC1、LC2、LC3の各々の勾配に着目すると、直径Dが11mmΦの鉄筋202Cは、直径の値としては、11mmΦは9mmΦと13mmΦの中央の値であるにもかかわらず、勾配としてはこれらの中央にはならず、直径Dが13mmΦの場合の勾配に近い傾向を示している。
図16は図15の右下部分を拡大したものである。上記実施形態では、例えば図3を用いて示したように、各直線は1つの交点で交差したが、本変形例においては、上記の3本の直線LC1、LC2、LC3は、1点では交差しない。直線LC2と直線LC3の各々の外挿線の交点は、直線LC3の外挿線上にあり、より直径Dが小さい場合は、この直線LC3の外挿線上を、直線LC1の外挿線との交点に向かって移動するであろうことが推定される。これらの実験事実より、被検体本体202Cが断面円形の棒体である場合には、直径Dの変化は、被検体本体202Cから被検体2Cの外表面201aへ向かうLO方向の変化分だけでなく、LO方向及び被検体本体202Cの延伸方向に直交する、図13における左右方向の変化も、勾配に影響を与えることがわかる。すなわち、勾配は、通常容易に考えられる直径の二乗差、即ち断面積差ではなく、直径の差分の二乗に比例して変化することを見出した。
これは、次のような事象に基づくものと考えられる。すなわち、励磁コイル113により被検体本体202Cが励磁された際に、渦電流が生じる。図17に示されるように、この渦電流による反磁界202bにより、磁束が被検体本体202Cの内部に侵入しにくくなる。このため、磁束202cが被検体本体202Cの表層部を迂回して通過する。したがって、鉄筋202Cの断面の断面積全体、即ち直径の二乗が関係するのではなく、表層部の差、即ち、表層部の差=(表層部の厚差×表層部の長さ差)でいずれも直径の差分が関係しており、直径の差分の二乗が関係する実験事実となったものと解釈できる。
When the diameter D is 9 mmΦ, 11 mmΦ, and 13 mmΦ, the straight lines connecting the points where LO is 36.5 mm and 56.5 mm are straight lines LC1, LC2, and LC3, respectively. Focusing on the gradients of each of these straight lines LC1, LC2, and LC3, the reinforcing bar 202C with a diameter D of 11 mmΦ has a diameter value of 11 mmΦ, which is the middle value between 9 mmΦ and 13 mmΦ. , and shows a tendency close to the gradient when the diameter D is 13 mmΦ.
FIG. 16 is an enlarged view of the lower right portion of FIG. In the above embodiment, for example, as shown using FIG. 3, each straight line intersects at one intersection point. do not do. The intersection of the extrapolation lines of the straight lines LC2 and LC3 is on the extrapolation line of the straight line LC3. It is estimated that it will move towards From these experimental facts, when the subject body 202C is a bar with a circular cross section, the change in the diameter D is not only the change in the LO direction from the subject body 202C to the outer surface 201a of the subject 2C. , LO direction and the direction of extension of the subject body 202C, which is orthogonal to the direction of elongation of the subject body 202C, also affects the gradient. In other words, it was found that the slope varies in proportion to the square of the difference in diameters, rather than the squared difference in diameters, ie, the difference in cross-sectional area, which is usually easily considered.
This is considered to be based on the following events. That is, when the subject body 202C is excited by the excitation coil 113, an eddy current is generated. As shown in FIG. 17, the demagnetizing field 202b produced by this eddy current makes it difficult for the magnetic flux to enter the body 202C under test. Therefore, the magnetic flux 202c bypasses and passes through the surface layer of the subject body 202C. Therefore, the entire cross-sectional area of the cross section of the reinforcing bar 202C, that is, the square of the diameter is not related, but the difference in the surface layer, that is, the difference in the surface layer = (difference in thickness of the surface layer x difference in length of the surface layer). is also related to the difference in diameter, and it can be interpreted that the square of the difference in diameter is related to the experimental fact.

本変形例においては、寸法の定義が上記実施形態とは異なるのみで、較正時勾配計算部510、較正部511、及び測定部512の実質的な処理内容は、上記実施形態と変わらない。
ここでは、基準となる所定の直径Dの大きさを13mmΦとする。また、測定対象となる鉄筋202Cの直径Dの、基準となる直径との差分をδDであらわす。例えば、測定対象となる鉄筋202Cの直径Dが13mmΦのときはδD=0となり、直径Dが9mmΦのときはδD=4となる。また、δDの二乗を、フォントの関係から(δD)^2と表記する。
較正時勾配計算部510は、例えば上記のような直線LC3と直線LC1の各々に対し、勾配を計算する。直線LC3と直線LC1でのLOが36.5mmの場合に相当する点PC2とPC1の各々の、直径D、較正時勾配計算部510により計算された振幅比、位相差、勾配、及び基準となる直径との差分の二乗(δD)^2は、次の表5のようになる。基準となる直径との差分の二乗(δD)^2が負の数であるのは、基準となる直径より鉄筋202Cの直径が小さいことを示している。

Figure 0007170323000013
In this modified example, the definition of dimensions is different from that of the above-described embodiment, but the substantial processing contents of the slope-at-calibration calculation unit 510, the calibration unit 511, and the measurement unit 512 are the same as those of the above-described embodiment.
Here, the predetermined reference diameter D is assumed to be 13 mmΦ. Also, the difference between the diameter D of the reinforcing bar 202C to be measured and the reference diameter is represented by δD. For example, when the diameter D of the reinforcing bar 202C to be measured is 13 mmΦ, δD=0, and when the diameter D is 9 mmΦ, δD=4. Also, the square of δD is expressed as (δD)̂2 in terms of fonts.
The calibration slope calculator 510 calculates slopes for each of the straight lines LC3 and LC1 as described above, for example. The diameter D of each of the points PC2 and PC1 corresponding to the case where the LO on the straight lines LC3 and LC1 is 36.5 mm, the amplitude ratio, the phase difference, the slope calculated by the slope calculation unit 510 at calibration, and the reference The square of the difference from the diameter (δD)^2 is shown in Table 5 below. The fact that the square of the difference from the reference diameter (δD)̂2 is a negative number indicates that the diameter of the reinforcing bar 202C is smaller than the reference diameter.
Figure 0007170323000013

較正部511は、上記の表5を基に、連立方程式を構築する。
勾配をxとし、aを勾配にかかる係数、bを定数とすると、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2は、例えば(δD)^2=ax+bの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部511は、上記実施形態と同様な要領で、表5中の各値を代入して係数a、定数bに関する2元連立方程式を構築して解くことで、表5中のa、bとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部511は、この解、すなわち鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2と勾配との関係を表す係数を基に、勾配を変数として係数を適用することにより、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2の測定時にこれを推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数a、定数bの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数として、次のような推定式を立式する。

Figure 0007170323000014
The calibration unit 511 constructs simultaneous equations based on Table 5 above.
Assuming that the gradient is x, a is a coefficient applied to the gradient, and b is a constant, the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)̂2 is, for example, a linear expression of (δD)̂2=ax+b can be expressed as For this equation, the calibration unit 511 constructs and solves a binary simultaneous equation for the coefficient a and the constant b by substituting each value in Table 5 in the same manner as in the above embodiment, thereby obtaining The values described in the respective columns indicated as a and b are derived.
Based on this solution, that is, the coefficient representing the relationship between the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)̂2 and the slope, the calibration unit 511 applies a coefficient using the slope as a variable. , an estimation formula for estimating the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)̂2 at the time of measurement. More specifically, by substituting the values of the derived coefficient a and constant b into the above linear expression, the following estimation formula is formulated with the gradient as a variable.
Figure 0007170323000014

実際に鉄筋202Cの直径Dを推定、測定する際には、測定部512は、被検体2C上の測定しようとする任意の部分でセンサ1Cを稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部512は、振幅比-位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求める。測定部512は、この勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点における、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2を算定する。測定部512は、この鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2の値を基に、この値の平方根を計算して基準となる直径の値に加算または減算することにより、直径Dを計算する。
When actually estimating and measuring the diameter D of the reinforcing bar 202C, the measurement unit 512 operates the sensor 1C at an arbitrary portion to be measured on the object 2C to measure the output voltage from the detection coil 121. The measured voltage is measured as a voltage, and the measured amplitude ratio and the measured phase difference, which are the amplitude ratio and phase difference between the measured voltage and the reference voltage, are calculated.
The measurement unit 512 plots the points corresponding to the measured amplitude ratio and the measured phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane, and obtains the gradient of the straight line connecting this point and the intersection point. The measurement unit 512 calculates the square of the difference (δD)̂2 between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter at the measurement point by substituting this gradient into the above estimation formula. Based on the value of the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)^2, the measurement unit 512 calculates the square root of this value and adds or subtracts it from the reference diameter value. Calculate the diameter D by

図18、図19は測定結果を示す。この場合、センサ1Cは図13に示されるように、紙面左右方向にスキャンして測定しており、図18、図19においては、鉄筋202Cの中心に相当する位置がX=0として表示されている。図18はLOが36.5mmの場合で、直径Dが11mmΦの鉄筋は(δD)^2がほぼ-4と測定されている。したがって、δDは-2であり、直径Dは13-2=11(mm)となり、11mmΦの鉄筋202Cの直径Dが正確に測定されている。図19は、LOが56.5mmの場合である。LOが変わっても、11mmΦの鉄筋202Cの場合に関し、直径Dが正確に測定されている。 18 and 19 show the measurement results. In this case, as shown in FIG. 13, the sensor 1C scans and measures in the horizontal direction of the paper surface, and in FIGS. there is FIG. 18 shows a case where LO is 36.5 mm, and (δD)^2 is measured to be approximately −4 for a reinforcing bar with a diameter D of 11 mmΦ. Therefore, δD is -2, the diameter D is 13-2=11 (mm), and the diameter D of the reinforcing bar 202C of 11 mmΦ is accurately measured. FIG. 19 shows the case where LO is 56.5 mm. Even if the LO changes, the diameter D is accurately measured for the case of the rebar 202C with 11 mmΦ.

本第2変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に、本変形例においては、被検体本体202Cは断面円形の棒体であり、寸法は、基準となる大きさの円の直径と、棒体の断面の直径との差分の二乗であり、連立方程式においては、寸法と勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体202Cが断面円形の棒体である場合には、励磁コイル113により生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面円形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、棒体の直径ではなく、何らかの基準となる大きさの円を規定したときに、この円の直径と、測定対象となる棒体の断面の直径との差分の二乗に比例する関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体202Cが断面円形の棒体である場合に、その直径を、高精度に測定可能である。
It goes without saying that the second modified example has the same effect as the already described embodiment.
In particular, in this modified example, the subject main body 202C is a rod with a circular cross section, and the dimension is the square of the difference between the diameter of the circle having the reference size and the diameter of the cross section of the rod. In the equation, the values based on dimension and slope are proportional.
If the object body 202C is a bar with a circular cross section, when the magnetic lines of force generated by the excitation coil 113 enter the bar, they form a magnetic field opposite to the direction of the magnetic field formed by the entering magnetic flux. Since the eddy current flows like this, the lines of magnetic force are canceled by the eddy current and do not enter the inside of the rod, but flow near the surface of the rod and escape to the opposite side of the intrusion point. For this reason, in the case of a rod with a circular cross section, the slope, that is, the slope when the proportional relationship between the amplitude ratio and the phase difference is expressed as a straight line, is not the diameter of the rod, but a circle of some standard size. When defined, the relationship is proportional to the square of the difference between the diameter of this circle and the cross-sectional diameter of the rod to be measured.
Therefore, according to the configuration as described above, when the subject body 202C is a rod with a circular cross section, the diameter can be measured with high accuracy.

[実施形態の第3変形例]
次に、図20を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム10及び非破壊検査測定方法の第3変形例を説明する。本変形例は、第2変形例の更なる変形例である。図20は、本第3変形例における非破壊検査測定システム60の構成を示す図である。本第3変形例における非破壊検査測定システム60は、上記第2変形例の非破壊検査測定システム50とは、被検体本体202Cの長さと、上記第2変形例において計算されて表5に記載された勾配を基に、2次勾配を計算し、これを基に連立方程式及び推定式が立式される点が異なっている。
上記第2変形例と示したような棒状の被検体本体202Cの直径を実際に測定する際には、被検体本体202Cの長さが測定精度に影響する。より詳細には、被検体本体202Cが一定以上の長さになれば、長さ方向の影響は飽和して一定になるが、長さが短くなると影響が表れる。本変形例の非破壊検査測定システム60においては、この長さの影響が低減される。
[Third modification of the embodiment]
Next, with reference to FIG. 20, a third modification of the nondestructive inspection measurement system 10 and the nondestructive inspection measurement method shown as the above embodiment will be described. This modification is a further modification of the second modification. FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a nondestructive inspection measurement system 60 in the third modified example. The nondestructive inspection measurement system 60 in the third modification is different from the nondestructive inspection measurement system 50 in the second modification in that the length of the subject body 202C and the length calculated in the second modification described in Table 5 are The difference is that the quadratic gradient is calculated based on the obtained gradient, and the simultaneous equations and the estimated equation are formulated based on this.
When actually measuring the diameter of the rod-shaped subject body 202C as shown in the second modified example, the length of the subject body 202C affects the measurement accuracy. More specifically, if the subject body 202C has a length greater than or equal to a certain length, the effect in the length direction will be saturated and constant, but if the length is shortened, the effect will appear. In the nondestructive inspection measurement system 60 of this modified example, the influence of this length is reduced.

図21は、第2変形例において直線LC1、LC2、LC3ごとに計算された勾配と、鉄筋202Cの長さの関係を示したグラフである。図15、図16においては、鉄筋202Cの長さを48.3cmとしたため、図15、図16における直線LC1は点PD1に、直線LC2は点PD2に、及び直線LC3は点PD3に、それぞれ対応する。直線LD1、LD2、LD3は、それぞれ、直径Dが9mmΦ、11mmΦ、及び13mmΦの鉄筋202Cの長さを変えた場合の、勾配の変化を示すものである。
鉄筋202Cの長さが70cm以上になると、勾配は飽和してほぼ一定になるが、長さが70cmより小さい場合は、勾配が減少し、図21における各直線LD1、LD2、LD3の外挿線は、1点P0に集中する。
このP0の横軸座標Lは-9.2程度となっている。横軸は鉄筋202Cの長さであるため負値とはなり得ず、したがってこれはこの付近の長さでの近似値であり、長さがこの付近より小さくなれば、このP0は、L=0付近になるものと推定される。そこで、較正時勾配計算部510の計算した勾配の値を基に、図21として示されたような長さ-勾配平面上で、長さLに対する勾配の勾配、すなわちδ勾配/δLを2次勾配(勾配を基にした値)として計算する。
本変形例における測定装置603のコンピュータ605は、較正時2次勾配計算部613を備えており、較正時2次勾配計算部613は上記のように2次勾配を計算する。本変形例における較正部611は、これを基に連立方程式を構築する。
表6は、第3変形例の直線LC3と直線LC1に対する2次勾配を、表5に追記したものである。

Figure 0007170323000015
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the slope calculated for each of the straight lines LC1, LC2, and LC3 and the length of the reinforcing bar 202C in the second modified example. In FIGS. 15 and 16, the length of the reinforcing bar 202C is 48.3 cm, so the straight line LC1 in FIGS. 15 and 16 corresponds to the point PD1, the straight line LC2 to the point PD2, and the straight line LC3 to the point PD3, respectively. do. Straight lines LD1, LD2, and LD3 indicate changes in gradient when the length of the reinforcing bars 202C with diameters D of 9 mmΦ, 11 mmΦ, and 13 mmΦ is changed, respectively.
When the length of the reinforcing bar 202C is 70 cm or more, the gradient is saturated and becomes almost constant. concentrates on one point P0.
The horizontal axis coordinate L of P0 is about -9.2. Since the horizontal axis is the length of the reinforcing bar 202C, it cannot be a negative value. It is estimated to be near 0. Therefore, based on the gradient value calculated by the calibration gradient calculator 510, the gradient of the gradient with respect to the length L, that is, δ gradient/δL, is quadratically calculated on the length-gradient plane shown in FIG. Calculate as gradient (value based on gradient).
The computer 605 of the measuring device 603 in this modified example includes a secondary gradient calculation section 613 during calibration, and the secondary gradient calculation section 613 during calibration calculates the secondary gradient as described above. Based on this, the calibration unit 611 in this modified example constructs simultaneous equations.
Table 6 is obtained by adding second-order gradients to the straight lines LC3 and LC1 of the third modified example to Table 5.
Figure 0007170323000015

較正部611は、上記の表6を基に、連立方程式を構築する。
2次勾配をxとし、aを2次勾配にかかる係数、bを定数とすると、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2は、例えば(δD)^2=ax+bの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部611は、上記実施形態と同様な要領で、表6中の各値を代入して係数a、定数bに関する2元連立方程式を構築して解くことで、表6中のa、bとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部611は、この解、すなわち鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2と2次勾配との関係を表す係数を基に、2次勾配を変数として係数を適用することにより、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2の測定時にこれを推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数a、定数bの値を上記の一次式に代入することで、2次勾配を変数として、次のような推定式を立式する。

Figure 0007170323000016
The calibration unit 611 constructs simultaneous equations based on Table 6 above.
Assuming that the secondary gradient is x, a is a coefficient applied to the secondary gradient, and b is a constant, the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)̂2 is, for example, (δD)̂2= It can be represented by a linear expression of ax+b. For this equation, the calibration unit 611 constructs and solves a binary simultaneous equation for the coefficient a and the constant b by substituting each value in Table 6 in the same manner as in the above embodiment, thereby obtaining The values described in the respective columns indicated as a and b are derived.
Based on this solution, that is, the coefficient representing the relationship between the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)^2 and the secondary gradient, the coefficient is calculated using the secondary gradient as a variable. By applying an estimation formula to estimate the square of the difference between the diameter of the rebar 202C and the reference diameter (δD)̂2 when measured. More specifically, by substituting the values of the derived coefficient a and constant b into the above linear expression, the following estimation expression is formulated with the secondary gradient as a variable.
Figure 0007170323000016

実際に鉄筋202Cの直径Dを推定、測定する際には、測定部612は、被検体2C上の測定しようとする任意の部分でセンサ1Cを稼働させて検出コイル121からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部612は、振幅比-位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求め、これを基に更に2次勾配を計算する。測定部612は、この2次勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点における、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2を算定する。測定部612は、この、鉄筋202Cの直径と基準となる直径との差分の二乗(δD)^2の値を基に、この値の平方根を計算して基準となる直径の値に加算または減算することにより、直径Dを計算する。
When actually estimating and measuring the diameter D of the reinforcing bar 202C, the measurement unit 612 operates the sensor 1C at an arbitrary portion to be measured on the object 2C to measure the output voltage from the detection coil 121. The measured voltage is measured as a voltage, and the measured amplitude ratio and the measured phase difference, which are the amplitude ratio and phase difference between the measured voltage and the reference voltage, are calculated.
The measurement unit 612 plots the points corresponding to the measured amplitude ratio and the measured phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane, obtains the gradient of the straight line connecting this point and the intersection, and further calculates 2 Calculate the next gradient. The measurement unit 612 calculates the square of the difference (δD)̂2 between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter at the measurement point by substituting this secondary gradient into the above estimation formula. Based on the value of the square of the difference between the diameter of the reinforcing bar 202C and the reference diameter (δD)^2, the measurement unit 612 calculates the square root of this value and adds or subtracts it from the reference diameter value. Calculate the diameter D by

表7は、結果をより詳細に示した表であり、図22はこれをグラフにしたものである。
表7、図22に示されるように、LOが36.5mmから56.5mmに変化しても、また鉄筋202Cの長さが48.3cmから83cmに変化してもそれらの影響を受けず、11mmΦの鉄筋202Cの直径が、正確に10.91mmとして測定された。

Figure 0007170323000017
Table 7 is a table showing the results in more detail, and FIG. 22 is a graph thereof.
As shown in Table 7, FIG. 22, even if LO changes from 36.5 mm to 56.5 mm and the length of the reinforcing bar 202C changes from 48.3 cm to 83 cm, it is not affected by them, The diameter of the 11 mmΦ rebar 202C was measured to be exactly 10.91 mm.
Figure 0007170323000017

本第3変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に本変形例においては、被検体本体202Cの寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、棒体の長さと、較正時勾配計算部510により計算された勾配を2軸とする長さ-勾配平面上での、少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、勾配を基にした値として当該直線の勾配である2次勾配を計算する較正時2次勾配計算部613を備え、較正部611は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された2次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に推定式を立式する。
被検体本体202Cが棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合においては、寸法は、第2変形例のように計算された勾配よりも、棒体の長さと勾配を2軸とする長さ-勾配平面上での、少なくとも2つの、長さと勾配の対応関係に対応する、測定結果に対応する点間を結ぶ直線の勾配である2次勾配に比例する関係となる。
上記のような構成によれば、連立方程式は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された2次勾配との関係から構築されているため、推定式には寸法と2次勾配の関係が反映される。
したがって、被検体本体202Cが棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合に、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体2C内に設けられた被検体本体202Cの寸法を測定可能である。
It goes without saying that the third modification has the same effect as the embodiment already described.
In particular, in this modification, for a plurality of portions of the subject body 202C with known and different dimensions, the length of the rod and the gradient calculated by the calibration-time gradient calculator 510 are used as two axes for each of the plurality of dimensions. A straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on the length-slope plane is obtained, and the secondary slope, which is the slope of the straight line, is calculated as a value based on the slope. Equipped with a calculation unit 613, the calibration unit 611 constructs simultaneous equations from the relationship between each dimension and the quadratic gradient calculated for each dimension, and based on the solution, an estimation formula formulate.
When the subject body 202C is a rod and the length of the rod is short, the length of the rod and the gradient are taken as two axes rather than the gradient calculated as in the second modified example. The relationship is proportional to the quadratic slope, which is the slope of the straight line connecting the points corresponding to the measurement results, corresponding to at least two length-slope correspondences on the length-slope plane.
According to the configuration as described above, the simultaneous equations are constructed from the relationship between each dimension and the secondary gradient calculated for each dimension. A quadratic gradient relationship is reflected.
Therefore, when the subject body 202C is a rod and the length of the rod is short, the influence of the measurement conditions is reduced, and the dimensions of the subject body 202C provided in the subject 2C can be determined with high accuracy. It is measurable.

なお、本発明の非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。 It should be noted that the nondestructive inspection measurement system and nondestructive inspection measurement method of the present invention are not limited to the above-described embodiments and modifications described with reference to the drawings, and various other variations can be made within the technical scope thereof. Modifications are possible.

例えば、上記第2及び第3変形例においては、被検体本体の断面は円形であったが、他の形状、例えば四角形であってもよい。すなわち、被検体本体は断面四角形の棒体であってよい。
この場合には、測定対象となる寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗とすると、第2及び第3変形例における「直径」を「対角線の長さ」とすることで、この場合に対応した非破壊検査測定システムを構築することが可能である。
For example, in the above-described second and third modifications, the cross section of the body of the subject is circular, but it may be of another shape, such as a square. That is, the subject body may be a bar with a square cross section.
In this case, if the dimension to be measured is the square of the difference between the length of the diagonal of the square of the standard size and the length of the diagonal of the cross section of the rod, By setting "the diameter" to "the length of the diagonal line", it is possible to construct a non-destructive inspection measurement system corresponding to this case.

また、上記第1変形例においては、較正時勾配計算部410は、勾配を計算する際に励磁コイル113に印加した正弦波信号または合成信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイル121から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算し、較正部411は、複数の寸法t2及び温度ごとの、当該寸法t2と、当該寸法t2に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数振幅比との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式した。これは、一般的な金属においては、周波数が高い場合において、温度による変動は、位相差よりも振幅比の方が大きいことに起因したものである。
しかし、例えば、電気抵抗の高い合金等により被検体本体が形成されている場合や、被検体本体の厚さが薄い場合には、周波数が低い場合において、温度による変動は、振幅比よりも位相差の方が大きいこともある。このため、温度の指標として、位相差を用いるようにしてもよい。
すなわち、較正時勾配計算部は、勾配を計算する際に励磁コイルに印加した正弦波信号または合成信号の周波数とは異なる、より詳細には当該周波数よりも低い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、較正部は、複数の寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数位相差との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式してもよい。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部において勾配を計算する際に励磁コイルに印加した信号の周波数とは異なる、より詳細には当該周波数よりも低い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算して、これを連立方程式に反映している。周波数が異なると、その位相差は、渦電流の影響を異なるように受けるため、異なる周波数の位相差が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
Further, in the first modified example, the calibration gradient calculator 410 applies to the excitation coil a frequency higher than the frequency of the sine wave signal or the synthesized signal applied to the excitation coil 113 when calculating the gradient, and detects The voltage output from the coil 121 is measured and the different frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, is calculated. Simultaneous equations were constructed from the relationship between the value based on the gradient calculated for t2 and the different frequency amplitude ratio, and an estimation equation was formulated based on the solution. This is because in general metals, when the frequency is high, the amplitude ratio is larger than the phase difference due to temperature fluctuation.
However, for example, when the body of the subject is made of an alloy with high electrical resistance, or when the thickness of the body of the subject is thin, when the frequency is low, the fluctuation due to temperature is greater than the amplitude ratio. Sometimes the difference is even greater. Therefore, a phase difference may be used as an index of temperature.
That is, the gradient-at-calibration calculator applies to the excitation coil a frequency different from, more specifically, a frequency lower than the frequency of the sine wave signal or synthesized signal applied to the excitation coil when calculating the gradient, and detects Measure the voltage output from the coil and calculate the different frequency phase difference, which is the phase difference between this and the reference voltage, Simultaneous equations may be constructed from the relationship between the values based on the gradients calculated in , and the different frequency phase differences, and the estimated equation may be formulated based on the solution.
According to the configuration described above, a frequency different from, more specifically, a frequency lower than the frequency of the signal applied to the excitation coil when calculating the gradient in the calibration gradient calculation unit is applied to the excitation coil, The voltage output from the detection coil is measured, and the different frequency phase difference, which is the phase difference between this and the reference voltage, is calculated and reflected in the simultaneous equations. If the frequency is different, the phase difference is affected differently by the eddy current. Therefore, by constructing and solving simultaneous equations that reflect the phase difference of different frequencies, an estimation formula that appropriately considers the effect of temperature can be obtained. can be established.
Therefore, it is possible to reduce the influence of the temperature and measure the dimensions of the subject body provided in the subject with high accuracy.

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to this, it is possible to select the configurations mentioned in the above-described embodiment and each modified example, or to change them to other configurations as appropriate, without departing from the gist of the present invention.

10、40、50、60 非破壊検査測定システム
1、1C センサ
112 フィードバックコイル
113 励磁コイル
121 検出コイル
3、403、503、603 測定装置
305、405、505、605 コンピュータ
310、410、510 較正時勾配計算部
311、411、511、611 較正部
312、412、512、612 測定部
613 較正時2次勾配計算部
2、2C 被検体
201 外缶
201C コンクリート
201a 外表面
202 内缶(被検体本体)
202C 鉄筋(被検体本体)
Gap 被検体からの被検体本体への距離
10, 40, 50, 60 non-destructive inspection measurement system 1, 1C sensor 112 feedback coil 113 excitation coil 121 detection coil 3, 403, 503, 603 measuring device 305, 405, 505, 605 computer 310, 410, 510 gradient during calibration Calculation units 311, 411, 511, 611 Calibration units 312, 412, 512, 612 Measurement unit 613 Calibration second-order gradient calculation units 2, 2C Subject 201 Outer can 201C Concrete 201a Outer surface 202 Inner can (subject body)
202C reinforcing bar (subject body)
Gap The distance from the subject to the body of the subject

Claims (11)

被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備える非破壊検査測定システムであって、
前記測定装置は、
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、
複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、
前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する測定部と、
を備えている、非破壊検査測定システム。
an excitation coil that excites a subject body provided in the subject; a detection coil that outputs a voltage corresponding to a change in the magnetic field generated in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil; A sinusoidal signal or a composite signal composed of a plurality of sinusoidal waves having mutually different frequencies is applied to the excitation coil to excite the subject body, and a voltage output from the detection coil is detected to detect the subject body. A non-destructive inspection measurement system comprising a measuring device that measures the dimensions of
The measuring device is
For a plurality of portions of the subject body having known and different dimensions, the voltage output from the detection coil is measured under each of a plurality of different measurement conditions for each of the plurality of dimensions, and the measured voltage is used as a reference voltage. Calculate the amplitude ratio and phase difference of, obtain a straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio and the phase difference as two axes, and a calibrated slope calculator for calculating the slope;
For each of a plurality of said dimensions, construct a system of equations from the relationship between that dimension and the slope-based value calculated for that dimension, and based on the solution, the dimension at the time of measurement of said dimension a calibration unit that formulates an estimation formula with variables based on the gradient, which estimates
a measurement unit for estimating and measuring the dimension of the portion of the subject body to be measured based on the estimation formula;
A non-destructive inspection measurement system.
前記較正部は、複数の前記寸法ごとに、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との前記関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを前記連立方程式として解くことにより前記寸法と前記勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、前記勾配を基にした値を前記変数として前記係数を適用することにより前記推定式を立式する、請求項1に記載の非破壊検査測定システム。 The calibrator formulates, for each of a plurality of the dimensions, a multidimensional linear equation representing the relationship between the dimension and the slope-based value calculated for the dimension, calculating coefficients representing the relationship between the dimensions and the gradient-based values by solving the simultaneous equations, and formulating the estimation equations by applying the coefficients with the gradient-based values as the variables; The non-destructive inspection measurement system according to claim 1, wherein: 前記測定部は、前記被検体本体の測定対象となる前記部分に対し、前記検出コイルから出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと前記基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する前記振幅比-位相差平面上での前記勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を前記推定式の前記変数に代入して前記寸法を計算、測定する、請求項1または2に記載の非破壊検査測定システム。 The measurement unit measures the voltage output from the detection coil as a voltage at the time of measurement for the portion to be measured of the subject body, and measures the amplitude ratio and phase difference between this voltage and the reference voltage. Calculate the amplitude ratio and the phase difference at the time of measurement, calculate the gradient at the time of measurement that is the gradient on the amplitude ratio-phase difference plane corresponding to these, and calculate the value based on the gradient at the time of measurement in the estimation formula 3. The non-destructive inspection and measurement system according to claim 1, wherein said dimension is calculated and measured by substituting for said variable of . 前記較正時勾配計算部は、更に、複数の前記寸法ごとに求められた前記直線間の交点を計算し、
前記測定部は、前記振幅比-位相差平面上での前記測定時振幅比及び前記測定時位相差に対応する測定点と前記交点とを結ぶ直線の勾配を、前記測定時勾配として計算する、請求項3に記載の非破壊検査測定システム。
The slope-at-calibration calculation unit further calculates intersections between the straight lines obtained for each of the plurality of dimensions,
The measuring unit calculates the gradient of a straight line connecting the measurement point corresponding to the measured amplitude ratio and the measured phase difference on the amplitude ratio-phase difference plane and the intersection point as the measured gradient. The non-destructive inspection measurement system according to claim 3.
前記測定条件は、前記被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、前記被検体本体への距離を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。 5. The non-destructive inspection measurement system according to any one of claims 1 to 4, wherein the measurement conditions include a distance from the outer surface of the subject or a member constituting the outer surface to the subject body. 前記較正時勾配計算部は、前記勾配を計算する際に前記励磁コイルに印加した前記正弦波信号または前記合成信号の周波数とは異なる周波数を前記励磁コイルに印加し、前記検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、前記基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または前記基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、
前記較正部は、複数の前記寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値と、及び前記異周波数振幅比または前記異周波数位相差との関係から前記連立方程式を構築し、その解を基に、前記推定式を立式する、請求項1から5のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
The gradient-at-calibration calculator applies to the excitation coil a frequency different from the frequency of the sine wave signal or the synthesized signal applied to the excitation coil when calculating the gradient, and outputs from the detection coil Measure the voltage and calculate the different frequency amplitude ratio, which is the amplitude ratio between this and the reference voltage, or the different frequency phase difference, which is the phase difference with the reference voltage,
The calibrating unit, for each of the plurality of dimensions and temperatures, the relationship between the dimension, the gradient-based value calculated for the dimension, and the different frequency amplitude ratio or the different frequency phase difference 6. The non-destructive inspection measurement system according to any one of claims 1 to 5, wherein the simultaneous equations are constructed from and the estimated equations are formulated based on the solutions.
前記被検体本体は板体であり、前記寸法は前記板体の厚さであり、
前記勾配を基にした値は前記勾配であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配は比例の関係にある、請求項1から6のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
the subject body is a plate, the dimension is the thickness of the plate,
the slope-based value is the slope;
7. The nondestructive inspection measurement system according to any one of claims 1 to 6, wherein in said simultaneous equations, said dimension and said gradient are in a proportional relationship.
前記被検体本体は断面円形の棒体であり、
前記寸法は、基準となる大きさの円の直径と、前記棒体の断面の直径との差分の二乗であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある、請求項1から6のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
The subject body is a rod with a circular cross section,
The dimension is the square of the difference between the diameter of a circle of a standard size and the diameter of the cross section of the rod,
7. The nondestructive inspection measurement system according to any one of claims 1 to 6, wherein in the simultaneous equations, the dimension and the gradient-based value are in a proportional relationship.
前記被検体本体は断面四角形の棒体であり、
前記寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、前記棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある、請求項1から6のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
The subject body is a rod with a square cross section,
The dimension is the square of the difference between the length of the diagonal of a square with a standard size and the length of the diagonal of the cross section of the rod,
7. The non-destructive inspection measurement system according to any one of claims 1 to 6, wherein in said simultaneous equations, said dimension and said gradient-based value are in a proportional relationship.
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、前記棒体の長さと、前記較正時勾配計算部により計算された前記勾配を2軸とする長さ-勾配平面上での、少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、前記勾配を基にした値として当該直線の勾配である2次勾配を計算する較正時2次勾配計算部を備え、
前記較正部は、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記2次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に前記推定式を立式する、請求項8または9に記載の非破壊検査測定システム。
For a plurality of portions of the body of the subject having known and different dimensions, the length of the rod and the length of the gradient calculated by the gradient calculation unit during calibration as two axes for each of the plurality of dimensions - A second-order gradient calculator during calibration that obtains a straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on a gradient plane and calculates a second-order gradient that is the gradient of the straight line as a value based on the gradient with
The calibration unit constructs simultaneous equations from the relationship between the dimensions and the secondary gradients calculated for the dimensions for each of the plurality of dimensions, and formulates the estimation formula based on the solutions. The nondestructive inspection measurement system according to claim 8 or 9, wherein
被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を2軸とする振幅比-位相差平面上での少なくとも2つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、
複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、
前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する、非破壊検査測定方法。
an excitation coil that excites a subject body provided in the subject; a detection coil that outputs a voltage corresponding to a change in the magnetic field generated in the subject body when the subject body is excited by the excitation coil; A sinusoidal signal or a composite signal composed of a plurality of sinusoidal waves having mutually different frequencies is applied to the excitation coil to excite the subject body, and a voltage output from the detection coil is detected to detect the subject body. A non-destructive inspection measuring method for measuring the dimensions of
For a plurality of portions of the subject body having known and different dimensions, the voltage output from the detection coil is measured under each of a plurality of different measurement conditions for each of the plurality of dimensions, and the measured voltage is used as a reference voltage. Calculate the amplitude ratio and phase difference of, obtain a straight line connecting points corresponding to at least two measurement results on the amplitude ratio-phase difference plane with the amplitude ratio and the phase difference as two axes, and compute the gradient,
For each of a plurality of said dimensions, construct a system of equations from the relationship between that dimension and the slope-based value calculated for that dimension, and based on the solution, the dimension at the time of measurement of said dimension formulating an estimation formula with variables based on the gradient,
A non-destructive inspection and measurement method for estimating and measuring the dimensions of the portion to be measured of the subject body based on the estimation formula.
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