JPS63139202A - 電磁誘導形肉厚測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （施業上の利用分針） 本発明は１Ｍｉ外作業において例えば４″’ＩＩ＋性金
属材料の肉厚を測定する方法およびその測定装置に関す
るものである〇 （従来技術および発明が解決しＬうとする問題点）金輌
平板の中央部るるいは円筒形の金属体に対しては、従来
のノギスやマイクロメータ等の計測器では肉厚測定が不
可能でめつ九。このため、これら金属体ニジなる被測定
物に対して非破壊にて肉厚測定できる２つの非破壊検査
法が提案されている。その１つは、超音波パルスの反射
を利用した超音波測定法であり、他はｍｃａ誘導作用に
て発生する渦電流を利用し交電ａｖＩ４＠でめる０しか
して超音波測定法では、被測定物の材料において固有の
音速をもっことを利用して、超音波パルスの往復時間か
ら肉厚を測定しようとするものである。しかし、超音波
パルスは空気中における減衰が撤しく、被測定物に超音
波パルスを造式する際に、センサと被測定物の隙間に音
響結合材と呼ばｎろ水や油などを接触媒体としなけｎば
ならない。更に、超音波パルスが造式しようとする被測
定物表面示旙蝕の著しいサビ層を形成している場合には
、そのままではサビを除去する必要性がある。したがっ
て、屋外作業にて超音波測定法を用いる場合、測定準備
が非常に煩雑となり作業性に劣る等の欠点がめった。

ま几、電磁誘４法では、金属体に正弦波交流を印加した
試験用コイルを近づけることにょシ。

試験用コイルから発生し友交査磁界が該金属体と鎖交し
渦電流が発生する。この１ｌｉｉ！＋電流は、試験用コ
イルの磁界に対して妨げる方向に磁界を発生させ、これ
ら２つの磁界は互いに重畳し、試験用コイルの入力イン
ピーダンス（実効インダクタンス）を低下させる。この
低下は、渦電流効果と呼ばれ、被測定物である４′＃Ｌ
体と試験用コイル間の距離条件（リフト・オフ〕、およ
び金属体の導１１Ｌ率、透磁率、印加電圧の周波数に対
して依存性をもつ。一般に、渦流効果における金属体と
試験コイル間の距ｍ条件（リフト・オフノの依存性を応
用し次、該金属体表面に塗覆された非磁性、非導電体の
層を空気層とみなした膜厚ｍｊ定用として利用さｎてい
る。肉厚測定については、試験コイルと金属体ま友は試
験コイル相互間に被測定物を介在させ、試験コイルと全
編体間の距１１１！Ｍ件を利用し丸ものがある。しかし
、この方法では試験装置の規模が大となＶ、簡単な測定
装置が実現できない欠点があつ友。

ま次、本発明者らはこれらの欠点ｆ：ｍ決するために、
簡易な１ｉＥａｔ銹埠形肉厚測定装置ｉｔを発明してき
たがＣ％願昭６１−１６９８８２号）、この発明では、
装置構成上にて測定梢度向上の几めに１ブリッジ回路を
必要とし、更に測定電圧の叡正の几めに、被測定物から
離ｒｉ、ｘ状態でブリッジ電圧を調整する必要があシ、
煩雑な作業の必要があつ友。

（発明の目的ン 本発明は、上記の欠点を改善する丸めに提案さｎたもの
で、被測定物の表面処理を必要としない屋外作業に用い
る攬易なＩＥｆｆｌ誘尋形肉厚測定装置および測定方法
を提供することを目的とする。

（間組点ｔ−解決するための手段ン 上記の目的を達成する九めに、本発明はコイルから発生
する又番磁界を被測定物である金属に印加し％該金属導
体中に誘起されｔ渦′ｔＩＬｆＬに工って、被測定物の
肉厚を測定する方法において、励磁用コイルと検出用コ
イルから成る測定用プローブを用い、可変周波数交流電
源から一定電流で励磁用コイルを励磁し、検出用コイル
から被測定物の肉厚に対しした電圧を測定し、被測定物
の肉厚を同定することを纂−の特徴とする。

ま次、被測定物の表面のサビ厚または被覆層厚と真の肉
厚を屋外にてＮ度よく測定するために、押しりけ機構部
で測定用プローブを被測定物に一定の力で加圧し、可変
周波数交流電源から高周波憤域の周波数の正弦波ｔ−ｍ
ｍｍコイルに印加し、検出用コイルの測定電圧と予め作
成し九各梳材料のサビ厚あるいは被覆層の影＃を更生し
几更生値から被測定物のサビあるいは被積層の厚さを求
める。つぎに、前記町変周波数交ａｍ源から低周波領域
周波数の正弦波を励磁用コイルに印加し、検出用コイル
の測定電圧と予め作成し九谷橿材料のサビ厚の影響を考
慮した更生値から、サビ厚あるいは被覆層４含めた被測
定物全体の厚さを求め、次いで被画定物のサビ厚と、サ
ビノーあるいは被覆層も含め友被測定物全体の厚さの測
定値の差から被測定物の真の肉厚を測定する電ｆｆ１ｖ
ｌ尋形肉厚測定方法を第二の特徴とする。

更に、本発明はコイルから発生する交ＩＩ磁界を被測定
物である全域に印加して、該金属導体内に銹起された渦
電流によって、被測定物の肉厚を測定する装置において
、交番磁界を発生する励磁用コイルおよび検出用コイル
から成り。

被測定物表面に対して垂直に励磁用コイル、検出用コイ
ルの虜で構成さｎ九渕定用グロニブと、高周波領域と低
周波゛領域の２つの周波数の正弦波を一定電流で送出す
る可変周波数交流を源と、前記測定用プローブを一定の
力で加圧する押しつけ機構部とからなることを特徴とす
るｍａｐ導形肉洋測定装置を発明の第三の特徴とする。

従来の技術は、センナを固定することにエフ被測定物と
の距Ｉ＠ｔ−一定にする必要があるため、屋内で使用さ
れるものがほとんどである。本発明は、従来技術で不可
能であった雄外での測定。

更には、サビ厚および被榎ノー厚の補正を行うことによ
り、真の肉厚測定を可能とした点が異なる。ま九、従来
形の簡易型肉厚測定装置（特願昭６１−１６９８８２号
）との比較については５本発明では励磁用コイルを一定
電流で励磁することにニジ測定精度の向上を図っている
ので、従来技術のブリッジ回路を必要とぜず、更にはブ
リッジ回路に付随する零点での校正も必要としない特徴
を有している。

次に本発明の実施例について説明する。なお実施例は一
つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で、
櫨々の変Ｊ！あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。

第１図は５本発明の６１１１定用プローブの構成方法の
実施９１を示すものであって、ビ）は側面図、（ロ）は
正面図を示す。囚において交番磁界を発生する励磁用コ
イル１と、励磁用コイルから発生し九交番磁界が被測定
物に鎖交することに１って被測定物に励起した渦電流に
より発生する磁界と重畳した磁界を検出する検出用コイ
ル２と、重畳し九磁界を励磁用コイル１並びに検出用コ
イル２に効率工く戻すための磁気的閉回路とする外部磁
極４１お工び励磁用コイル１．検出用コイル２を外部磁
極と磁気的に接続させるとともに、本測定用プローブと
組み合せて使用するｌｌ１ｃｆａ＃１２４形肉厚測定装
置の押しつけ機構部へ被測定物と、本測定用プローブ相
互間の接触力を検知する圧力センサ３に直接的に本測定
用プローブのコイルを接触させない九めに、スペーサ５
ｔ−設け、本測定用プローブのコイルと圧力センナの間
に界在させ次ものである。しかして図示の場合は、励磁
用コイル１１検出用コイル２゜スペーサ５及び圧力セン
サ３とが一直線上に配列され、これらは外部ｆｆｌ億４
内に収納され、外部磁極４の開口側に励磁用コイルｌが
配設されて構成さｎている。

第２図は、本発明を用いた電磁誘導形肉厚測定装置の実
施例でるる。又誉磁界を発生する測定用プローブ６と、
測定用プローブに低周波領域並びに高周波領域の２つの
周波の正弦波を送出する町変周波数交流篭源７と、測定
用プローブ６のＪ！ｉＪ磁用コイルの負荷変動（被測定
物の肉厚の変化）に対して、常に一定の電流値に制御す
る定を光装置８と、−１定用プローブ６の検出用コイル
に励起し比検出信号を出力電圧に変換する検出用負荷抵
抗９、並びにこの出力電圧を！１ｉして直流電圧に変換
しマイクロコンピュータ１０の入力信号用電圧とする整
流装置１１から構成さｎる。

筐几、１磁誘導形肉厚測定装置の押しつけ機構部として
、測定用プローブ６と被＃ｌ１足物１４との相互間の接
触力を検知する圧力センサ３と、測定用プローブ６の検
出用コイルニジ検出し次出力電圧を計測制御並びに計測
結果について。

自動的に再生処理する演算機？ｆ＠を備えた演算処理装
置とするマイクロコンピュータ１０と、演算処理装置の
演算結果に工り加圧駆動部１２を駆動させるサーボアン
プ１３から構成さｎる。

第３図Ｆｉ、本発明の第１図の実施例のプローブを用い
、第２図の測定装置を用い比測定結果である。低周波領
域（３０Ｈｚ）と高周波領域（５ＫＨｚ）の２つの周波
数を用いて、サビの無い鉄板（ＪＩＳ規格、５Ｓ４１）
にて肉厚２■ステツプで４ｍ、６ｍ、８ｍｍ、ｌＯｍ、
１２−の計５枚を被測定物として、被測定物の肉厚の変
化に対する出力電圧特性を示し友ものである。高周波領
域（５ＫＨｚ、）においては、肉厚の変化に対して出力
電圧値に大きな依存性がない。こｎは、周波数によって
鉄板を透過する深さが異なることからであり、一般に鉄
板を交番磁界が透過する深さは交番磁界の周波数に対し
て反比例の関係にめる。すなわち、被測定物の表面に形
成さｎるサビ層を同定する場合、鉄板に透過する交番磁
界がサビ層を通り抜けて鉄板の肉厚の変化による出力電
圧値に大きな依存性をもつことＦｉ、測定精度の悪化を
招くことになる。したがって。

被測定物のサビ層の測定に高周波領域（数ＫＨｚ〜数Ｍ
Ｈｚ　）を使用する理由でるる。更に、被測定物の測定
表面に形成さｎるサビ＃Ｉは全党とほぼ同じ物理的性質
（導電率、透磁率）をもつため、サビ層を測定用プロー
ブと被測定物相互間の離隔と考えることができることか
ら、被測定物の表面のサビ層のみに限定するものではな
く。

非４を性、非磁性体とする塗装膜であっても差し支えな
い。

第４図は、第１図に示した測定用プローブ並びに第２図
に示し九ｖＬ磁誘導形肉厚測定装置を用いて、不測定用
プローブとサビの無い厚さ９−の鉄板（ＪＩＳ規格、５
Ｓ４１）の離隔に対する出力電圧特性を示すもので、離
隔距離が増すことに１って出力電圧が低下し、離隔距離
に対して出力電圧に有意差が得られる。

第５図は、第２図に示し比測定用プローブおよび電ｆａ
ｎ導形肉厚測定装置により１本測定用プローブとサビの
有無による２徨類の鉄板（ＪＩＳ規格、５Ｓ４１）にて
厚さ９■を被測定物として離隔に対する出力電圧特性を
示すもので。

測定値の再現性を考慮し、測定サンプリング回数を（９
）回とし友ものでめ９．サビ有りの出力電圧がサビ無し
の出力電圧に比較して低下している。すなわち、第４図
で示した被測定物と本測定用プローブの離隔距離に対す
る出力電圧の較正表を作成しておくことによって、第５
図に示したサビ有りの出力電圧から、被測定物のサビ厚
を測定することができる。但し、被測定物の物理的性質
（４電車、透磁率］において、予め作成しておく被測定
物と本測定用プローブの離隔距離に対する出力電圧の較
正表は、サビ層を形成する被測定物の物理的性質（導電
率、透磁率〕が同じものでなければならない。したがっ
て、物理的性質（導電率、透磁率）が異なる被測定物を
測定対象とする場合、それに対応し九物理的性質（［［
＊、透磁率）をもつものによる較正表を作成すれば良い
。

第６図は、第１自の実施例に示す測定用プローブと、第
２図の実施例で示し比測定装置を用いて、物理的性質（
尋電率、透ｌｉａ率）の同じサビの無い鉄板（ＪＩＳ規
裕、５Ｓ４１Ｊにて肉厚３■、９日、１２鱈の計３枚を
被測定物とした鉄板の肉厚に対する周波数特性である。

第１図に示し文測定用プローブを用いた測定方法により
。

第２図に示し迄測定用プローブ６を被測定物（金）７Ｉ
４纒体）に加圧駆動部１２により一定圧力で接触させ、
その後、交番磁界を発生する測定用プローブ６の励磁用
コイルに可変周波数交流電源７から低周波領域（数Ｈｚ
〜数１００　Ｈｚ　）を、定電流装［８に工り予め求め
ておい友最適励ｆｆｉ電流値に制御して送出し、ＶＺ測
定物に交番磁界を鎖交さぜることにエフ、被測定物であ
る金属導体内に励起した堝電流から発生する磁界と本測
定用プローブ６の励磁用コイルからの交番磁界が重畳し
、本測定用プローブ６の励磁用コイルの実効インダクタ
ンスが低下する。このインダクタンスの低下は１本測定
用プローブの検出用コイルに鎖交する交番愚弄を変化さ
せ検出用負荷抵抗９によって出力電圧とし友ものであり
、第６図に示す工うに肉厚の変化に対する有意差が周波
数ＩＫＨｚ以下の低周波領域において安定して得られて
いる。

また、第７図は第６図で用い友被測定物と同じ鉄板（Ｊ
ＩＳ規格、５Ｓ４１）にて肉厚３■。

９■、１２ｍの計３枚を被測定物として、第１図の実施
例とは異なり測定用プローブの構成方法を被測定物の測
定狭面上に励磁用コイルと検出用コイルの２つのコイル
を水平に倒置にならべて、コイル相互間を外部磁極にて
磁気的閉回路を構成した測定用プローブによって、被測
定物の肉厚め変化に対する周波数特性を示し友ものであ
る。図における出力電圧は、第２図の実施例として示し
たｔｅａｍ４形肉厚測定装置の測定用プローブ６を、前
述し几該測定用プローブに取り替えて測定したもので６
９、被測定物の肉厚の変化に対する有意差が低周波領域
において安定して得らｎていない。すなわち、励磁用コ
イルと検出用コイルの２つコイルを組合せることｔＷ徴
とする測定用プローブの構成において、被測定物の測定
表面に対して励磁用コイルと検出用コイルを水平に横置
にする構成と、第１図に示すように励磁用コイルと検出
用コイルを垂直に縦置とする構成の２通り考えられる訳
であるが、第６図と第７図に示す肉厚の変化に対する出
力電圧の周波数特性結果から、低周波領域にて肉厚の変
化に対して出力電圧が安定した有意差が得られる第１図
で示した測定用プローブの構成が有効であることがわか
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の電磁糾尋形肉厚測定方法
及び測定装置にニジ、屋外作業におけるサビの発生し次
金属導電体の肉厚測定を低周波及び高周波の２つの測定
周波数を用いて、まず低周波の測定にてサビ層を有する
被測定物のサビ厚と肉厚を含めた全体厚を測定し、つい
で高周波の測定にて被測定物のサビ層あるいは非導電性
、非磁性体とする２つの条件を満足する被覆層を測足し
、肉厚とサビ層を含めた全体厚とサビ層またはＭａ層の
測定値から被測定物の真の肉厚を測定することができる
。したがって、実施例に示し几構成になっているので、
従来の超音波方法の場合の被測定物のサビ除去および音
響インピーダンス整合のための水または油は必要とせず
、簡易な測定が実現できるので。

屋外作業で人間が直接作業が困峻な作業環境にて非常に
有効な測定法でるる。

まｆｌ−１従来の電磁誘導法との比較においては。

測定用プローブ相互間あるいは測定用プローブと測定用
金属の間に被測定物を介在させることによって肉厚を測
定する従来の方式とは異なり、本発明は被測定物に測定
用プローブを１点のみ接触させることによって、サビ厚
及び真の肉厚の測定を可能としている。

更に、特願昭６１−１６９８８２号の発明の比較におい
ては、励磁用コイルと検出用コイルから構成される測定
用プローブを用い、一定［流で励磁用コイルを励磁する
ことによって、測定精度を向上させているので、簡単な
測定方法で梢匿の良い測定が行える利点を有している。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の測定用プローブの構成、第２図は本発
明である測定用プローブを用い九遡ａｌｎ導形肉厚測定
装置の実施例、第３図は低周波及び高周波による肉厚変
化に対する出力電圧への依存関係、第４図は測定用プロ
ーブと被測定物の離隔距離に対する出力電圧の関係、第
５図は被測定物のサビの有無による出力電圧の有意差、
第６図は被測定物の肉厚の変化に対する出力電圧の周波
数特性、第７図は第１図の測定用プローブと、その構成
が異なる測定用プローブによる被測定物の肉厚の変化に
対する出力電圧の周波数特性を示したものである。 ｌ・・・・・・励磁用コイル ２・・・・・・検出用コイル ３・・・・・・圧力センサ ４・・・・・・外部磁極 ５・・・・・・スベーサ ６・・・・・・測定用プローブ ７・・・・・・町変周波数父流電源 ８・・・・・・定電流装置 ９・・・・・・検出用負荷抵抗 ｌＯ…・・・マイクロコンピュータ １１・・・・・・贅流装置 ■・・・・・・加圧駆動部 １３・・・・・・サーボアンプ １４・・・・・・被測定物 特許出願人　　日本電信電話株式会社 第１　図 （イ） （ロ） ψ　　ミ 第３図 鉄板の、Ｉ！！−σ（ｍｍ） 第４図 センサど液刻疋物の離隔（ｍ　） 第５図 寸〉プリング口数（回） 第６図 周浪数（Ｈ２） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルから発生する交番磁界を被測定物である金
   属に印加して、該金属導体中に誘起された渦電流により
   、被測定物の肉厚を測定する測定方法において、励磁用
   コイルと検出用コイルからなる測定用プローブを押しつ
   け機構部で被測定物に一定の力で加圧し、可変周波数交
   流電源から高周波領域の周波数の正弦波を用いて、一定
   電流で励磁用コイルを励磁し、検出用コイルに発生する
   電圧を測定し、予め作成した各種材料のサビ厚あるいは
   被覆層の影響を更生した更生値を用いて被測定物のサビ
   あるいは被覆層の厚さを求め、ついで該可変周波数交流
   電源から低周波領域周波数の正弦波を用いて一定電流で
   励磁用コイルを励磁し、検出用コイルに発生する電圧を
   測定し、予め作成した各種材料のサビ厚の影響を更生し
   た更生値から、サビ厚あるいは被覆層を含めた被測定物
   全体の厚さを求め、ついで被測定物のサビ厚と、サビ厚
   あるいは被覆層も含めた被測定物全体の厚さの測定値の
   差から被測定物の真の肉厚を測定することを特徴とする
   電磁誘導形肉厚測定方法。
2. （２）コイルから発生する交番磁界を被測定物である金
   属に印加して、該金属導体中に誘起された渦電流により
   、被測定物の肉厚を測定する装置において、被測定物側
   に励磁用コイルを介して被測定物に対向するように検出
   コイルを設置した測定用プローブと、前記励磁用コイル
   に低周波領域並びに高周波領域の２周波数の正弦波を送
   出する一定電流可変周波数交流電源と、該検出用コイル
   の出力信号を検出する検出回路部と、該測定用プローブ
   を被測定物に一定の力で加圧する押しつけ機構部とを備
   えることを特徴とする電磁誘導形肉厚測定装置。