JPH0769131B2 - 寸法測定方法 - Google Patents

寸法測定方法

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JPH0769131B2
JPH0769131B2 JP1156253A JP15625389A JPH0769131B2 JP H0769131 B2 JPH0769131 B2 JP H0769131B2 JP 1156253 A JP1156253 A JP 1156253A JP 15625389 A JP15625389 A JP 15625389A JP H0769131 B2 JPH0769131 B2 JP H0769131B2
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JP
Japan
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measurement
coil
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thickness
sensor coil
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JP1156253A
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JPH0321801A (ja
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繁俊 兵藤
敦 樋口
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば鋼管の肉厚,ライニング材,クラッド材
等の層厚,外径等,被検査材の寸法を測定する方法に関
する。
〔従来の技術〕
渦電流法により被検査材の寸法を測定する方法は、交流
を印加したセンサコイルのインピーダンスと被検査材の
厚み,センサコイルと被検査材表面との離間距離である
リフトオフ量等の寸法との相関性を予め求めておき、イ
ンピーダンスの測定値より寸法を知るものである。
渦電流法におけるコイルインピーダンスの測定にはコイ
ルを直接インピーダンス計測器に接続して寸法測定を行
うインピーダンス測定法と、第3図に示す如く定電圧電
源31と接続されたブリッジ回路30の1辺にセンサコイル
32を、その隣辺にダミーコイル33を接続し、その夫々の
対辺に抵抗器34,35を接続し、該抵抗器34,35によりブリ
ッジ回路30の平衡をとり、これを初期条件として寸法測
定を行うブリッジ測定法とがある。
ところで、前記インピーダンス測定法においては測定
中、外気温度の変化によりセンサコイルの温度が変化し
た場合、コイル自体の抵抗変化が生じ、測定値に影響を
及ぼす。また測定速度が遅いという問題がある。これに
対して前記ブリッジ測定法においては前記ブリッジ回路
30のセンサコイル32及びダミーコイル33を用いることに
より、測定中の外気温度の変化によるセンサコイルの温
度変化を補償し、又測定速度の問題を解消される。とこ
ろが、ブリッジ測定法では測定時に被検査材がセンサコ
イル32に接近するとセンサコイル32のインピーダンスが
変化するので、センサコイル32とダミーコイル33夫々に
流れる電流値に差が生じ、両コイル間でジュール熱によ
る発熱量が変動する。また、ブリッジ回路30のコイル側
と抵抗器側夫々に流れる電流値が異なり、コイル側と抵
抗器側のジュール熱による発熱量も異なる。このため、
測定が長時間に及ぶにつれブリッジ回路30の平衡が保て
なくなり、測定値に誤差が生じるという問題がある。ま
た両コイルに流れる電流値が変動することを防止すべく
定電流電源を適用した場合でも、抵抗器34,35に温度変
化が生じると、同様にブリッジ回路30の平衡が保てなく
なり、測定値に誤差が生じるという問題がある。
このため、例えば一定時間毎、又は計測毎に基準材を用
いて検出値を較正するか、または被検査材及び装置全体
を収用する恒温室を設けること等によって温度変化によ
る誤差を補償している。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで上述の方法において、基準材を用いる較正は基
準材計測のために計測装置を一時停止させるか、または
被検査材の搬送ライン中に割り込ませる等の必要があ
り、検査効率の低下を招く。また短尺基準材を計測装置
中に設けて計測の都度、較正が行われる基準材較正法で
は基準材計測自体の再現性に影響されるため純粋に温度
変化に対する正確な較正が行われない虞れがある。
そして恒温室を設ける手段は被検査材の温度が恒温室内
の温度になる迄の時間が材質によって異なり、長時間を
要するものは保管スペースを必要とし、それに関わるハ
ンドリング作業が繁雑になるとともに多大のコストがか
かるという問題がある。
本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、センサ
コイル及びダミーコイルを用いて渦電流法により被検査
材の寸法を測定する方法において、長時間の測定,温度
変化が大きい環境での測定においても安定した寸法測定
を行わしめる寸法測定方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る寸法測定方法は、センサコイル及びダミー
コイルを用いて被検査材の寸法を渦電流法により測定す
る方法において、前記センサコイル及びダミーコイルに
定電流を夫々独立に通流し、これにより生じる両コイル
の電圧値の差に基づいて被検査材の寸法を測定すること
を特徴とする。
〔作用〕
本発明に係る寸法測定方法にあっては、センサコイル及
びダミーコイルに定電流を夫々独立に通流し、これによ
り両コイルに温度差が生じるのを防止して、安定した寸
法測定が行われる。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。
第1図は本発明方法の実施状態を示すブロック図であ
る。
発振器1はセンサコイル2に印加する高周波の発振源で
あり、この出力は分周器4へ入力されている。分周器4
は発振器1の信号を所定の周波数に分周した後の信号
を、定電流回路5,6及び位相器7へ出力する。
定電流回路5はセンサコイル2と、定電流回路6はダミ
ーコイル3と各別に接続されており、両コイルへ与えら
れる電流値は等しくなるよう調整されている。また、セ
ンサコイル2とダミーコイル3は測定中の外気の温度変
化による影響を等しくさせるべき測定位置において近接
させて配してある。
センサコイル2及びダミーコイル3は共に差動アンプ8
を介してプリアンプ9と接続しており、両コイルの電圧
値の差が差動アンプ8にて求められ差動信号としてプリ
アンプ9を介して同期検波器10へ入力される。
同期検波器10へ入力された差動信号は前記位相器7にて
厚み信号、リフトオフ信号の位相を所定角度だけ回転さ
せた同期検波信号に基づき同期検波され、被検査材の厚
みに近い厚みを持つ標準材の厚みと被検査材の厚みとの
差に相当する電圧(以下単に出力電圧VXと称す)及び被
検査材の厚みを測定したときのリフトオフ量に相当する
電圧(以下単に出力電圧VYと称す)に変換される。該出
力電圧VX及び出力電圧VYは、夫々アンプ11及びアンプ12
にて増幅され、被検査材の厚みまたはリフトオフ測定値
として出力される。
メモリ13はセンサコイル2とダミーコイル3と被検査材
が無い状態、即ち空芯状態でのインピーダンスの差分電
圧を記憶しており、空芯状態にある時に外部入力される
バランス指令14に基づき前記出力電圧VX,VYから前記差
分電圧を減算する。これにより空芯状態における出力電
圧は夫々0ボルト、即ち平衡に保持された状態に設定さ
れ、寸法測定が開始されるように構成してある。
次に上述の如く構成された装置を用いて厚み及びリフト
オフの測定を行う手順を説明する。
発振器1からの信号を分周器4にて所定の周波数(厚み
及びリフトオフ測定値を示す前記出力電圧VX,VYが互い
に直交する周波数)に分周し、この信号を、定電流回路
5,6及び位相器7へ出力すると共に、第2図に示す如く
に位相器7で位相を回転調整した後、以下に示す3つの
試験測定値を得る。図2はセンサコイルとダミーコイル
3との差動及び位相回転した後のインピーダンス特性を
示しており、横軸(X軸)に標準材の厚みと被検査材の
厚みとの差に相当する出力電圧VXを、また横軸(Y軸)
に被検査材の厚みを測定したときのリフトオフ量に相当
する出力電圧VYを夫々とって示してある。
まず被検査材が無い場合の同期検波器10から出力された
出力電圧VX,VY即ちセンサコイル2とダミーコイル3と
の空芯状態におけるインピーダンスの差に基づく差分電
圧をメモリ13で記憶しておき、前記バランス指令14を外
部入力してバランスの補正を施し、初期測定値A(原点
(0,0))を得る。即ちAはセンサコイルインピーダン
スからダミーコイルのインピーダンスを減じた点に相当
し、略0である。
次に予め他の手段で厚みが計測されている厚みの異なる
複数の標準材のうち、被検査材の厚みに最も近い標準材
を所定のリフトオフにて厚み測定し、該厚み測定値を示
す出力電圧VXが0となるように位相器7及びプリアンプ
9を調整し、これを基準測定値B(Y軸受絵の点(0,
B))とする。
即ちBは被検査材の肉厚が基準値、リフトオフ量が基準
距離の場合のセンサコイルのインピーダンスからダミー
コイルのインピーダンスを減じた点に相当する。
更に上記同様の調整条件にて厚み値が未知の被検査材の
合縫み測定値Cを得る。即ちCは肉厚が基準値より大、
リフトオフ量も基準距離よりも大の場合のセンサコイル
のインピーダンスからダミーコイルのインピーダンスを
減じた点に相当する。
上述の各々の測定値は演算部(図示せず)へ入力され、
初期測定値AからX軸方向への変化量Vx及びVY軸方向へ
の変化量Yが求められる。
一方、厚み既知の複数の標準材をリフトオフ一定で測定
し、各標準材の厚みとこれらに対応するX軸出力とから
関数Fを、また基準測定値Bを得るために用いた標準材
をリフトオフを変化させて測定し、各リフトオフとこれ
らに対応するY軸出力とから関数Gを夫々予め求めてお
く。そして前記変化量Vx,Vyを標準材の厚みと計測値と
の関数F及びリフトオフと計測値との関数Gに代入する
ことにより厚み値T及びリフトオフ値Lが求められる。
T=F(Vx) ……(1) L=G(Vy) ……(2) 本発明においてセンサコイル2及びダミーコイル3の発
熱量Wは下記式(3)にて求まる。
W=I2R ……(3) 但しI:電流値 R:抵抗値 本発明方法においては夫々独立した定電流回路5,6から
センサコイル2及びダミーコイル3へ通流しているの
で、両コイルに流れる電流値(I)は一定であり、また
測定中におけるセンサコイル2の抵抗値の変化は微少で
あるため、両コイル間の発熱量の差は小さい。従って本
発明方法において前記発熱量の差に基づく両コイル間の
電圧値の差は微少であるため、測定値に影響を与えるこ
となく高精度な寸法測定が行える。また両コイルを近接
に配することにより両コイルの外気の温度変化による変
動を微少なものにすることができるので、本発明方法で
は高精度な寸法測定が行える。
上述の如き本発明方法及び従来方法にて同一の測定環境
で鋼板の厚み測定を行った場合、従来方法では20分間で
0.20mmの測定値の誤差が生じたが、本発明方法において
は20分間で0.01mmの誤差しか生じず、従来に比して安定
した寸法測定が行われた。
〔効果〕
以上の如く本発明方法においては、センサコイル及びダ
ミーコイルに定電流を夫々独立に通流させ、これにより
生じる両コイルの電圧値の差をとり、これに基づいて被
検査材の寸法を測定するので、両コイルのジュール熱に
よる発熱量の差に起因する誤差を防止して正確なリフト
オフ、厚み等の被検査材の寸法が測定でき、基準材によ
る較正を度々行う必要もなく、恒温室を設ける必要もな
い。このため検査効率の低下を招くこともなく、設備コ
ストも高くならない。また長時間の測定,温度変化が大
きい環境での測定においても精度のよい寸法測定が可能
となると共に、高速度な測定ができる等優れた効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施状態を示すブロック図、第2
図は本発明方法により検出された試験測定値を示すグラ
フ、第3図は従来のブリッジ測定法を示す回路図であ
る。 2……センサコイル、3……ダミーコイル 5,6……定電流回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センサコイル及びダミーコイルを用いて被
    検査材の寸法を渦電流法により測定する方法において、 前記センサコイル及びダミーコイルに定電流を夫々独立
    に通流し、これにより生じる両コイルの電圧値の差に基
    づいて被検査材の寸法を測定することを特徴とする寸法
    測定方法。
JP1156253A 1989-06-19 1989-06-19 寸法測定方法 Expired - Lifetime JPH0769131B2 (ja)

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