JPH09257598A - 磁歪効果を利用した応力測定方法および装置 - Google Patents
磁歪効果を利用した応力測定方法および装置Info
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- JPH09257598A JPH09257598A JP6271896A JP6271896A JPH09257598A JP H09257598 A JPH09257598 A JP H09257598A JP 6271896 A JP6271896 A JP 6271896A JP 6271896 A JP6271896 A JP 6271896A JP H09257598 A JPH09257598 A JP H09257598A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁歪効果を利用した応力測定方法およびその
装置を提供する。 【解決手段】 励磁用と検出用のコイルを巻いたコの字
型ヨークを互いにヨーク鞍部の中央部で直交させ、ヨー
ク開口端側を被測定物に接近、被測定物を励磁し、検出
用コイルに誘起される起電力から被測定物の負荷応力を
求められる磁歪センサーを用いた応力測定法において、
磁歪センサーを回転させることによって検出用コイルに
誘起される起電力の出力波形を式(1) で表したときのパ
ラメータAを求め、予め求めたA と磁歪センサーと被測
定物の距離「リフトオフ」との関係およびリフトオフと
応力に対する感度との関係を用いて感度補正を行う応力
測定法など。V=A+B ・COS[2 ・( θ-C)]・・(1) 、V は
検出用コイルに誘起される起電力、θは検出用コイルを
巻いたヨークの開口端を結ぶ直線と最大主応力方向のな
す角、A 、B 、C はパラメータ。
装置を提供する。 【解決手段】 励磁用と検出用のコイルを巻いたコの字
型ヨークを互いにヨーク鞍部の中央部で直交させ、ヨー
ク開口端側を被測定物に接近、被測定物を励磁し、検出
用コイルに誘起される起電力から被測定物の負荷応力を
求められる磁歪センサーを用いた応力測定法において、
磁歪センサーを回転させることによって検出用コイルに
誘起される起電力の出力波形を式(1) で表したときのパ
ラメータAを求め、予め求めたA と磁歪センサーと被測
定物の距離「リフトオフ」との関係およびリフトオフと
応力に対する感度との関係を用いて感度補正を行う応力
測定法など。V=A+B ・COS[2 ・( θ-C)]・・(1) 、V は
検出用コイルに誘起される起電力、θは検出用コイルを
巻いたヨークの開口端を結ぶ直線と最大主応力方向のな
す角、A 、B 、C はパラメータ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪効果によって
生じる磁気異方性を利用して鋼構造物や機械部品に負荷
されている応力を非破壊的に測定する方法および装置に
関する。
生じる磁気異方性を利用して鋼構造物や機械部品に負荷
されている応力を非破壊的に測定する方法および装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼材料などの強磁性材料に負荷されて
いる応力を測定する方法として、磁歪効果、すなわち応
力によって磁気的性質が変化する現象を利用した応力測
定方法がある。なかでも、磁歪効果によって生じる磁気
異方性を利用する応力測定方法は、鋼構造物や機械部品
に負荷されている応力を非破壊で、しかも比較的簡便に
測定できる方法として、特開昭６２ー１２１３２５号公
報、実開平１ー１３５３３８号公報、特開平７ー１１０
２７０号公報あるいは文献１〔境等：土木学会第５０回
年次学術講演会予稿集、Ｐ６６２〜６６３（１９９５．
９）〕などに紹介されている。
いる応力を測定する方法として、磁歪効果、すなわち応
力によって磁気的性質が変化する現象を利用した応力測
定方法がある。なかでも、磁歪効果によって生じる磁気
異方性を利用する応力測定方法は、鋼構造物や機械部品
に負荷されている応力を非破壊で、しかも比較的簡便に
測定できる方法として、特開昭６２ー１２１３２５号公
報、実開平１ー１３５３３８号公報、特開平７ー１１０
２７０号公報あるいは文献１〔境等：土木学会第５０回
年次学術講演会予稿集、Ｐ６６２〜６６３（１９９５．
９）〕などに紹介されている。
【０００３】この方法は次のような原理に基づいてい
る。図３に、磁歪効果によって生じる磁気異方性を利用
する応力測定方法の原理図を示す。図３で、１は磁歪セ
ンサー、１１は励磁用コイルを巻いたコの字型のヨー
ク、１１ａ、１１ｂはヨーク１１の開口端、１２は検出
用コイルを巻いたコの字型のヨーク、１２ａ、１２ｂは
ヨーク１２の開口端、１３は交流電源、１４は電圧計、
２０は被測定物（磁性材料）、３０は磁束の流れる方向
を表す。ここで、磁歪センサー１とはヨーク１１、ヨー
ク１２、交流電源１３、電圧計１４の総体を指す。ま
た、ヨーク１１とヨーク１２は互いにヨーク鞍部の中央
部で直交している。
る。図３に、磁歪効果によって生じる磁気異方性を利用
する応力測定方法の原理図を示す。図３で、１は磁歪セ
ンサー、１１は励磁用コイルを巻いたコの字型のヨー
ク、１１ａ、１１ｂはヨーク１１の開口端、１２は検出
用コイルを巻いたコの字型のヨーク、１２ａ、１２ｂは
ヨーク１２の開口端、１３は交流電源、１４は電圧計、
２０は被測定物（磁性材料）、３０は磁束の流れる方向
を表す。ここで、磁歪センサー１とはヨーク１１、ヨー
ク１２、交流電源１３、電圧計１４の総体を指す。ま
た、ヨーク１１とヨーク１２は互いにヨーク鞍部の中央
部で直交している。
【０００４】いま、被測定物２０のＸ軸方向に引張応力
σX が作用すると、磁性材料である被測定物２０のＸ、
Ｙ軸方向の透磁率μX 、μY には、磁歪効果により下記
の式（２）の関係、すなわち磁気異方性が生じる μX ＞μY ・・・（２）
σX が作用すると、磁性材料である被測定物２０のＸ、
Ｙ軸方向の透磁率μX 、μY には、磁歪効果により下記
の式（２）の関係、すなわち磁気異方性が生じる μX ＞μY ・・・（２）
【０００５】このような状態にある被測定物２０に磁歪
センサー１を接近させ、この磁歪センサー１のヨーク１
１に巻かれた励磁用コイルに交流電流を流して被測定物
２０を励磁すると、ヨーク１１の開口端１１ａから出た
磁束の大部分は直接ヨーク１１の開口端１１ｂへ向かう
が、被測定物２０には引張応力σX により式（２）のよ
うな磁気異方性が生じているため、磁束の一部はヨーク
１２を経由してヨーク１１の開口端１１ｂへ流れる。そ
のため、ヨーク１２に巻かれた検出用コイルには下記の
式（３）に示す出力波形の起電力Ｖが誘起される。 Ｖ＝Ｍ0 ・（μX −μY ）・COS[２・（θ−π／４)]・・・（３） ここで、Ｖは検出用コイルに誘起される交流起電力の整
流値、Ｍ0 は励磁条件、コイルの条件、被測定物２０の
磁気的特性などにより定まる定数、COS[２・（θ−π／
４)]は余弦関数、θはヨーク１２の開口端１２ａと１２
ｂを結ぶ直線とＸ軸のなす角である。
センサー１を接近させ、この磁歪センサー１のヨーク１
１に巻かれた励磁用コイルに交流電流を流して被測定物
２０を励磁すると、ヨーク１１の開口端１１ａから出た
磁束の大部分は直接ヨーク１１の開口端１１ｂへ向かう
が、被測定物２０には引張応力σX により式（２）のよ
うな磁気異方性が生じているため、磁束の一部はヨーク
１２を経由してヨーク１１の開口端１１ｂへ流れる。そ
のため、ヨーク１２に巻かれた検出用コイルには下記の
式（３）に示す出力波形の起電力Ｖが誘起される。 Ｖ＝Ｍ0 ・（μX −μY ）・COS[２・（θ−π／４)]・・・（３） ここで、Ｖは検出用コイルに誘起される交流起電力の整
流値、Ｍ0 は励磁条件、コイルの条件、被測定物２０の
磁気的特性などにより定まる定数、COS[２・（θ−π／
４)]は余弦関数、θはヨーク１２の開口端１２ａと１２
ｂを結ぶ直線とＸ軸のなす角である。
【０００６】透磁率の差（μX −μY ）は応力の差（σ
X −σY ）に比例するので、式（３）は下記の式（４）
のように書換えできる。 Ｖ＝Ｍ・（σX −σY ）・COS[２・（θ−π／４)]・・・（４） ここで、Ｍは励磁条件、コイルの条件、被測定物２０の
磁気的特性などにより定まる定数である。
X −σY ）に比例するので、式（３）は下記の式（４）
のように書換えできる。 Ｖ＝Ｍ・（σX −σY ）・COS[２・（θ−π／４)]・・・（４） ここで、Ｍは励磁条件、コイルの条件、被測定物２０の
磁気的特性などにより定まる定数である。
【０００７】式（４）より、Ｖを測定することにより被
測定物に負荷されている応力を求めることができる。
測定物に負荷されている応力を求めることができる。
【０００８】しかし、この磁歪センサーの感度（以後、
磁歪感度と呼ぶ）は「リフトオフ」と呼ばれる磁歪セン
サーと被測定物との距離に大きく依存する。したがっ
て、測定中は常に一定のリフトオフで測定しなければ正
しい応力を測定することができない。
磁歪感度と呼ぶ）は「リフトオフ」と呼ばれる磁歪セン
サーと被測定物との距離に大きく依存する。したがっ
て、測定中は常に一定のリフトオフで測定しなければ正
しい応力を測定することができない。
【０００９】そのために、特開昭６２ー１２１３２５号
公報には、リフトオフ検出用コイルを設け、予めこのコ
イルに発生する誘起電圧とリフトオフの関係を求めてお
き、磁歪感度補正を行う方法が提案されている。
公報には、リフトオフ検出用コイルを設け、予めこのコ
イルに発生する誘起電圧とリフトオフの関係を求めてお
き、磁歪感度補正を行う方法が提案されている。
【００１０】また、実開平１ー１３５３３８号公報に
は、センサーと被測定物との間に既知の厚さのスペーサ
を挿入し、一定のリフトオフを確保する方法が開示され
ている。
は、センサーと被測定物との間に既知の厚さのスペーサ
を挿入し、一定のリフトオフを確保する方法が開示され
ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２ー１２１３２５号公報に記載のリフトオフ検出用コ
イルを設ける方法では、センサー内にリフトオフ検出用
コイルを新たに設けなければならず、センサーの小型化
を図る上で大きな障害となるばかりか、信号処理装置も
複雑になる。
６２ー１２１３２５号公報に記載のリフトオフ検出用コ
イルを設ける方法では、センサー内にリフトオフ検出用
コイルを新たに設けなければならず、センサーの小型化
を図る上で大きな障害となるばかりか、信号処理装置も
複雑になる。
【００１２】また、実開平１ー１３５３３８号公報に記
載のセンサーと被測定物との間にスペーサを挿入する方
法では、被測定物の表面にその厚さが不明な防食層など
の表面処理層が施されている場合は、その表面処理層を
除去してから測定しなければならないという煩わしさが
ある。
載のセンサーと被測定物との間にスペーサを挿入する方
法では、被測定物の表面にその厚さが不明な防食層など
の表面処理層が施されている場合は、その表面処理層を
除去してから測定しなければならないという煩わしさが
ある。
【００１３】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、特別なリフトオフ検出機構を設けるこ
となく、しかも被測定物の表面に膜厚不明の表面処理層
があっても問題なく、高精度な応力測定が可能な磁歪効
果を利用した応力測定方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。
なされたもので、特別なリフトオフ検出機構を設けるこ
となく、しかも被測定物の表面に膜厚不明の表面処理層
があっても問題なく、高精度な応力測定が可能な磁歪効
果を利用した応力測定方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、励磁用コイ
ルを巻いたコの字型のヨークと検出用コイルを巻いたコ
の字型のヨークを互いにヨーク鞍部の中央部で直交する
ように配置し、前記コの字型のヨークの開口端側を被測
定物に接近させ、前記励磁用コイルに交流電流を流して
前記被測定物を励磁し、前記検出用コイルに誘起される
起電力を測定して前記被測定物に負荷されている応力を
求めることのできる磁歪センサーを用いた磁歪効果を利
用した応力測定方法において、前記磁歪センサーを回転
させることによって前記検出用コイルに誘起される起電
力の出力波形を下記の式（１）で表したときのパラメー
タＡを求め、予め求めておいた前記パラメータＡとリフ
トオフとの関係および前記リフトオフと磁歪感度との関
係を用いて、磁歪感度の補正を行うことを特徴とする磁
歪効果を利用した応力測定方法により解決される。 Ｖ＝Ａ＋Ｂ・COS[２・（θ−Ｃ)]・・・（１） ここで、Ｖは前記検出用コイルに誘起される交流起電力
の整流値、θは前記検出用コイルを巻いたコの字型のヨ
ークの開口端を結ぶ直線と最大主応力方向のなす角、CO
S[２・（θ−Ｃ)]は余弦関数、Ａ、Ｂ、Ｃはパラメータ
である。
ルを巻いたコの字型のヨークと検出用コイルを巻いたコ
の字型のヨークを互いにヨーク鞍部の中央部で直交する
ように配置し、前記コの字型のヨークの開口端側を被測
定物に接近させ、前記励磁用コイルに交流電流を流して
前記被測定物を励磁し、前記検出用コイルに誘起される
起電力を測定して前記被測定物に負荷されている応力を
求めることのできる磁歪センサーを用いた磁歪効果を利
用した応力測定方法において、前記磁歪センサーを回転
させることによって前記検出用コイルに誘起される起電
力の出力波形を下記の式（１）で表したときのパラメー
タＡを求め、予め求めておいた前記パラメータＡとリフ
トオフとの関係および前記リフトオフと磁歪感度との関
係を用いて、磁歪感度の補正を行うことを特徴とする磁
歪効果を利用した応力測定方法により解決される。 Ｖ＝Ａ＋Ｂ・COS[２・（θ−Ｃ)]・・・（１） ここで、Ｖは前記検出用コイルに誘起される交流起電力
の整流値、θは前記検出用コイルを巻いたコの字型のヨ
ークの開口端を結ぶ直線と最大主応力方向のなす角、CO
S[２・（θ−Ｃ)]は余弦関数、Ａ、Ｂ、Ｃはパラメータ
である。
【００１５】図４に、ある応力状態にある鋼板上で上記
の磁歪センサーを回転させた時に実際に得られる起電力
の出力波形の１例を示す。
の磁歪センサーを回転させた時に実際に得られる起電力
の出力波形の１例を示す。
【００１６】上記の式（４）で表される周期πで変動す
る起電力の出力波形が実測されることがわかる。
る起電力の出力波形が実測されることがわかる。
【００１７】式（４）は上記の式（１）のように一般的
に表せる。図４には、起電力の出力波形を（１）式に回
帰したときのパラメータＡ、Ｂ、Ｃの値も示してある。
に表せる。図４には、起電力の出力波形を（１）式に回
帰したときのパラメータＡ、Ｂ、Ｃの値も示してある。
【００１８】以後、パラメータＡをバイアス成分、パラ
メータＢを振幅成分と呼ぶことにする。なお、振幅成分
であるパラメータＢは被測定物の応力状態、すなわち主
応力差によって変化するパラメータであり、パラメータ
Ｃは位相成分すなわち主応力方向を示すパラメータであ
る。
メータＢを振幅成分と呼ぶことにする。なお、振幅成分
であるパラメータＢは被測定物の応力状態、すなわち主
応力差によって変化するパラメータであり、パラメータ
Ｃは位相成分すなわち主応力方向を示すパラメータであ
る。
【００１９】図５は、０、５、１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の応
力が負荷された被測定物を用い、リフトオフを１、２、
３、４ｍｍと変えた時に得られた起電力の出力波形を式
（１）に回帰させてバイアス成分を求めた時の、バイア
ス成分、負荷応力、リフトオフの関係を示す図である。
力が負荷された被測定物を用い、リフトオフを１、２、
３、４ｍｍと変えた時に得られた起電力の出力波形を式
（１）に回帰させてバイアス成分を求めた時の、バイア
ス成分、負荷応力、リフトオフの関係を示す図である。
【００２０】バイアス成分は負荷応力の影響をほとんど
受けず、リフトオフによってのみ変化していることがわ
かる。
受けず、リフトオフによってのみ変化していることがわ
かる。
【００２１】図６は、図５の結果より求めたバイアス成
分とリフトオフの関係を示す図である。バイアス成分が
わかればリフトオフを決めることができる。
分とリフトオフの関係を示す図である。バイアス成分が
わかればリフトオフを決めることができる。
【００２２】以上述べた関係を利用し下記のような手法
を用いれば、磁歪センサーの磁歪感度補正が行え、高精
度な応力測定が可能となる。
を用いれば、磁歪センサーの磁歪感度補正が行え、高精
度な応力測定が可能となる。
【００２３】応力測定を行う鋼構造物や機械部品を構成
する材料と同じ材料の平板の試験片を用いて、所定の応
力を負荷し、磁歪センサーをある一定のリフトオフで回
転させて図４のような出力波形を求める。試験片に負荷
する応力を変え、同様な出力波形を求める。これを実際
に鋼構造物や機械部品に負荷されていると推定される応
力範囲について繰り返す。
する材料と同じ材料の平板の試験片を用いて、所定の応
力を負荷し、磁歪センサーをある一定のリフトオフで回
転させて図４のような出力波形を求める。試験片に負荷
する応力を変え、同様な出力波形を求める。これを実際
に鋼構造物や機械部品に負荷されていると推定される応
力範囲について繰り返す。
【００２４】図７は、このようにして得られたある一定
のリフトオフ（この場合は１ｍｍ）における応力と振幅
成分の関係を示す図である。
のリフトオフ（この場合は１ｍｍ）における応力と振幅
成分の関係を示す図である。
【００２５】図７の結果より、振幅成分は式（５）のよ
うな直線で近似できる。 Ｂ＝α＋β・（σX −σY ）・・・（５） ここで、αは負荷応力ゼロの状態での振幅成分、βは図
７の直線の傾きで、上述した磁歪感度の定義である。こ
のようにして、あるリフトオフにおける磁歪感度が決定
される。
うな直線で近似できる。 Ｂ＝α＋β・（σX −σY ）・・・（５） ここで、αは負荷応力ゼロの状態での振幅成分、βは図
７の直線の傾きで、上述した磁歪感度の定義である。こ
のようにして、あるリフトオフにおける磁歪感度が決定
される。
【００２６】次に、リフトオフを変えて同様な試験を行
い、各リフトオフにおける磁歪感度を求める。
い、各リフトオフにおける磁歪感度を求める。
【００２７】図８は、このようにして得られたリフトオ
フと磁歪感度の関係を示す図である。
フと磁歪感度の関係を示す図である。
【００２８】図９は、リフトオフと標準のリフトオフ
（図の場合は３ｍｍ）の場合を基準にした磁歪感度の比
との関係を示す図である。
（図の場合は３ｍｍ）の場合を基準にした磁歪感度の比
との関係を示す図である。
【００２９】この関係は、式（６）のような多項式に回
帰することが可能である。 Ｒ＝Ｃ１・Ｘ2 ＋Ｃ２・Ｘ＋Ｃ3 ・・・（６） ここで、Ｒは標準のリフトオフの場合を基準にした磁歪
感度の比、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は近似曲線の係数、Ｘはリ
フトオフである。このようにして、リフトオフから磁歪
感度を求めることができる。
帰することが可能である。 Ｒ＝Ｃ１・Ｘ2 ＋Ｃ２・Ｘ＋Ｃ3 ・・・（６） ここで、Ｒは標準のリフトオフの場合を基準にした磁歪
感度の比、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は近似曲線の係数、Ｘはリ
フトオフである。このようにして、リフトオフから磁歪
感度を求めることができる。
【００３０】したがって、被測定物である鋼構造物や機
械部品などを構成する材料に対し、図６や図９の関係を
予め求めておけば、磁歪センサーにより実際に測定して
得られるバイアス成分から図６を用いてリフトオフが求
まり、このリフトオフから式（６）により磁歪感度の比
が求まり、磁歪感度補正が可能となる。そして、測定さ
れる振幅成分とこの補正された磁歪感度を用いて、式
（５）により被測定物に負荷されている応力が計算でき
る。
械部品などを構成する材料に対し、図６や図９の関係を
予め求めておけば、磁歪センサーにより実際に測定して
得られるバイアス成分から図６を用いてリフトオフが求
まり、このリフトオフから式（６）により磁歪感度の比
が求まり、磁歪感度補正が可能となる。そして、測定さ
れる振幅成分とこの補正された磁歪感度を用いて、式
（５）により被測定物に負荷されている応力が計算でき
る。
【００３１】上記磁歪効果を利用した応力測定方法は、
上記磁歪センサーと、前記磁歪センサーに交流電流を流
す電源と、前記磁歪センサーに誘起される起電力を検出
する検出器と、前記磁歪センサーを回転させるモーター
と、その回転角の計測可能なエンコーダーと、上記応力
測定方法に従って応力を算出するための演算手段を備え
たことを特徴とする磁歪効果を利用した応力測定装置に
よって実現可能である。
上記磁歪センサーと、前記磁歪センサーに交流電流を流
す電源と、前記磁歪センサーに誘起される起電力を検出
する検出器と、前記磁歪センサーを回転させるモーター
と、その回転角の計測可能なエンコーダーと、上記応力
測定方法に従って応力を算出するための演算手段を備え
たことを特徴とする磁歪効果を利用した応力測定装置に
よって実現可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１に、本発明方法である磁歪セ
ンサーの出力から応力を計算する一連のアルゴリズムの
フローチャートを示す。
ンサーの出力から応力を計算する一連のアルゴリズムの
フローチャートを示す。
【００３３】最初に、標準のリフトオフにおける磁歪感
度を入力し、磁歪センサーを任意のリフトオフに設定す
る。次に、磁歪センサーを回転させ出力波形を求め、Ｖ
＝Ａ＋Ｂ・COS[２・（θ−Ｃ)]の式に回帰する。そし
て、予め求めておいたバイアス成分とリフトオフの関係
より測定されたバイアス成分におけるリフトオフを求め
る。さらに、予め求めておいたリフトオフと標準のリフ
トオフの場合を基準にした磁歪感度の比の関係よりこの
リフトオフにおける磁歪感度を求める。この磁歪感度と
振幅成分により応力を計算する。
度を入力し、磁歪センサーを任意のリフトオフに設定す
る。次に、磁歪センサーを回転させ出力波形を求め、Ｖ
＝Ａ＋Ｂ・COS[２・（θ−Ｃ)]の式に回帰する。そし
て、予め求めておいたバイアス成分とリフトオフの関係
より測定されたバイアス成分におけるリフトオフを求め
る。さらに、予め求めておいたリフトオフと標準のリフ
トオフの場合を基準にした磁歪感度の比の関係よりこの
リフトオフにおける磁歪感度を求める。この磁歪感度と
振幅成分により応力を計算する。
【００３４】図２に、本発明の磁歪効果を利用した応力
測定装置における磁歪センサーとその回転機構を備えた
部位の１実施例を示す。図２で、１は磁歪センサー、２
はエンコーダーを備えたＤＣサーボモーター、３はピニ
オンギア、４はリングギア、５はボールベアリング、６
はＣリング、７はリングスペーサ、８はハウジングであ
る。
測定装置における磁歪センサーとその回転機構を備えた
部位の１実施例を示す。図２で、１は磁歪センサー、２
はエンコーダーを備えたＤＣサーボモーター、３はピニ
オンギア、４はリングギア、５はボールベアリング、６
はＣリング、７はリングスペーサ、８はハウジングであ
る。
【００３５】ハウジング８内に設けられた磁歪センサー
１は、同じハウジング８内に設けられたエンコーダーを
備えたＤＣサーボモーター２により、ピニオンギア３と
リングギア４を介して回転させられる。このとき、Ｃリ
ング６により回転の中心を一定に保て、ボールベアリン
グ５により円滑な回転を行える。
１は、同じハウジング８内に設けられたエンコーダーを
備えたＤＣサーボモーター２により、ピニオンギア３と
リングギア４を介して回転させられる。このとき、Ｃリ
ング６により回転の中心を一定に保て、ボールベアリン
グ５により円滑な回転を行える。
【００３６】また、リフトオフが非常に小さい場合は、
磁歪センサー１の出力が飽和するので、リングスペーサ
７を用い、ある程度のリフトオフが確保できるようにな
っている。
磁歪センサー１の出力が飽和するので、リングスペーサ
７を用い、ある程度のリフトオフが確保できるようにな
っている。
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、特別なリフトオフ検出機構を設けることな
く、しかも被測定物の表面に膜厚不明の表面処理層があ
っても問題なく、高精度な応力測定が可能な磁歪効果を
利用した応力測定方法およびその装置を提供できる。ま
た、本発明の方法によれば、最大主応力方向も自動的に
測定可能である。
いるので、特別なリフトオフ検出機構を設けることな
く、しかも被測定物の表面に膜厚不明の表面処理層があ
っても問題なく、高精度な応力測定が可能な磁歪効果を
利用した応力測定方法およびその装置を提供できる。ま
た、本発明の方法によれば、最大主応力方向も自動的に
測定可能である。
【図１】本発明方法である磁歪センサーの出力から応力
を計算する一連のアルゴリズムのフローチャートを示す
図である。
を計算する一連のアルゴリズムのフローチャートを示す
図である。
【図２】本発明の磁歪効果を利用した応力測定装置にお
ける磁歪センサーとその回転機構を備えた部位の１実施
例を示す図である。
ける磁歪センサーとその回転機構を備えた部位の１実施
例を示す図である。
【図３】磁歪効果によって生じる磁気異方性を利用する
応力測定方法の原理図である。
応力測定方法の原理図である。
【図４】実際に得られる起電力の出力波形の１例を示す
図である。
図である。
【図５】バイアス成分、負荷応力、リフトオフの関係を
示す図である
示す図である
【図６】バイアス成分とリフトオフの関係を示す図であ
る。
る。
【図７】応力と振幅成分の関係を示す図である。
【図８】リフトオフと磁歪感度の関係を示す図である。
【図９】リフトオフと標準のリフトオフの場合を基準に
した磁歪感度の比の関係を示す図である。
した磁歪感度の比の関係を示す図である。
１ 磁歪センサー ２ エンコーダを備えたＤＣサーボモータ ３ ピニオンギア ４ リングギア ５ ボールベアリング ６ Ｃリング ７ リングスペーサ ８ ハウジング １１ 励磁用コイルを巻いたコの字型のヨーク １１ａ ヨーク１１の開口端 １１ｂ ヨーク１１の開口端 １２ 検出用コイルを巻いたコの字型のヨーク １２ａ ヨーク１２の開口端 １２ｂ ヨーク１２の開口端 １３ 交流電源 １４ 電圧計 ２０ 被測定物 ３０ 磁束の流れる方向
Claims (2)
- 【請求項１】 励磁用コイルを巻いたコの字型のヨーク
と検出用コイルを巻いたコの字型のヨークを互いにヨー
ク鞍部の中央部で直交するように配置し、前記コの字型
のヨークの開口端側を被測定物に接近させ、前記励磁用
コイルに交流電流を流して前記被測定物を励磁し、前記
検出用コイルに誘起される起電力を測定して前記被測定
物に負荷されている応力を求めることのできる磁歪セン
サーを用いた磁歪効果を利用した応力測定方法におい
て、前記磁歪センサーを回転させることによって前記検
出用コイルに誘起される起電力の出力波形を下記の式
（１）で表したときのパラメータＡを求め、予め求めて
おいた前記パラメータＡと前記磁歪センサーと前記被測
定物の距離「リフトオフ」との関係および前記リフトオ
フと前記磁歪センサーの感度（以後、磁歪感度と呼ぶ）
との関係を用いて、磁歪感度の補正を行うことを特徴と
する磁歪効果を利用した応力測定方法。 Ｖ＝Ａ＋Ｂ・COS[２・（θ−Ｃ)]・・・（１） ここで、Ｖは前記検出用コイルに誘起される交流起電力
の整流値、θは前記検出用コイルを巻いたコの字型のヨ
ークの開口端を結ぶ直線と最大主応力方向のなす角、CO
S[２・（θ−Ｃ)]は余弦関数、Ａ、Ｂ、Ｃはパラメータ
である。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁歪センサーと、前記
磁歪センサーに交流電流を流す電源と、前記磁歪センサ
ーに誘起される起電力を検出する検出器と、前記磁歪セ
ンサーを回転させるモーターと、その回転角の計測可能
なエンコーダーと、請求項１に記載の応力測定方法に従
って応力を算出するための演算手段を備えたことを特徴
とする磁歪効果を利用した応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06271896A JP3204073B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪効果を利用した応力測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06271896A JP3204073B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪効果を利用した応力測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257598A true JPH09257598A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3204073B2 JP3204073B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=13208415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06271896A Expired - Lifetime JP3204073B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁歪効果を利用した応力測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204073B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003028732A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Chuden Gijutsu Consultant Kk | 応力の測定方法および応力測定装置 |
| JP2003028734A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Chuden Gijutsu Consultant Kk | 応力の測定方法および応力測定装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102630634B1 (ko) * | 2022-02-21 | 2024-01-29 | 서울시립대학교 산학협력단 | Cft기둥용 보강근 조립 고정장치 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP06271896A patent/JP3204073B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003028732A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Chuden Gijutsu Consultant Kk | 応力の測定方法および応力測定装置 |
| JP2003028734A (ja) * | 2001-07-10 | 2003-01-29 | Chuden Gijutsu Consultant Kk | 応力の測定方法および応力測定装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3204073B2 (ja) | 2001-09-04 |
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