JPS63204125A

JPS63204125A - 磁気応力センサ較正装置

Info

Publication number: JPS63204125A
Application number: JP3652787A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ito; 昌之伊藤
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1987-02-19
Filing date: 1987-02-19
Publication date: 1988-08-23

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】［産業上の利用分野］この発明は磁気応力センサの較正を行う装置に関するも
のである。

［従来の技術］磁気応力センサは、磁性体に応力が生じたときにその磁
気的の方向が変化して異方性となる現象を利用してその
応力を計測するもので、鉄製の構造物あるいは鉄道用レ
ールの応力測定に利用される。これを第３図（ａ）、（
ｂ）により説明する。磁気応力センサ１は導磁率の大き
い磁性体を用いて図示のごとき４本脚のコアを形成し、
４脚のそれぞれにコイルＥ　、、Ｅ　２．Ｄ　、および
Ｄ２を巻き対向するコイル同士を接続する。これを磁性
体く主として鉄材）の被検査物２に密着させ、一方のコ
イルの端子Ｅに正弦波の電流を通じる。被検査物２に外
力Ｆが加えられると内部に相当する応力が発生して磁気
異方性が生ずるか、または変化して、＠方の端子りに電
圧が出力される。被検査！Ｉｖ２の応力と磁気異方性に
はある程度の範囲内でほぼ比例関係があるので、出力電
圧から応力の大きさが計測できる。この場合、応力と磁
気異方性の比例係数は、鉄材の磁気的性質により異なる
ものであり、磁気応力センサを実用するには各種の材料
についてテストピースにより特性を知得しておくことが
必要である。また、磁気応力センサは、コアの構造およ
び磁気特性、コイルの定数により感度が異なるので５そ
れぞれの被検査物の応力に対する感度特性を試験により
求めておくことが必要である。

このような、材料の相違による応力と磁気異方性の試験
、または磁気応力センサの感度特性の試験を、ここでは
一括して磁気応力センサの較正と呼ぶこととするか、従
来においてはこの較正方法は、材料の引張または圧縮試
験機により行われている。

第４図はこれを示すもので、被試験物を規定の形状、寸
法の試験片４に成形して、引張または圧縮試験機３に装
着し、試験片４に磁気応力センサ１を密着して試験が行
われている。しかしながら、このような試験機は元来材
料の降伏点、すなわち破壊限度を含めて強度試験を行う
装置であり、概して大型重量物として固定されていて取
り扱いが大げさである。これに対して、磁気応力センサ
は比較的小さい応力範囲で使用し、また随時に較正を行
うことが必要であるので、上記の試＠機に代わる簡易な
較正装置が望ましい。

［発明の目的］この発明は、簡易な機構により試験片に外力をを加えて
、磁気応力センサの感度を較正する較正装置を提供する
ことを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］この発明は磁気応力センサの較正装置であって、ベース
板の一端に支持柱を設け、これに断面が長方形で短冊形
状の磁性体金属よりなる試験片の一端を固定する。また
ベース板の他端に、試験片の自由端を下方に牽引して張
力を与える牽引機構を設け、牽引機構による試験片の牽
引位置より上記の支持柱側に一定距離を離れた位置にお
いて、試験片の上表面、または下表面に磁気応力センサ
を装着したものである。

以上において、試験片の牽引位置、または牽引機構に連
結され、試験片に加えられる牽引力を計測する張力計が
設りられる。また牽引機構は、ワイヤローブとこれを添
巻するシャフト、シャフトを回転するハンドルおよびギ
ヤ、ならびにシャフトの逆転を防止するラッチよりなる
。

なお、試験片の牽引のために、試験片の自由端にワイヤ
ロープの取り付は孔を設けるか、またはコの字形の牽引
補助具を拡大してボルトにより固定し、これにワイヤロ
ー１を固着する。

［ｆ％用Ｊ以上のように構成されたこの発明による装置は応力に対
する磁気異方性の特性を求めるための試〜５− 駒片、または磁気応力センサの感度特性の試験のための
試験片を装着して、ハンドルを回転することにより、試
験片が湾曲してその上側表面に張力が、また下側表面に
は田縮力が発生し、それぞれに密着して取り付けられた
磁気応力センサにより、それらの応力に相当した電圧が
出力される。また、張力計により試験片の牽引位置に加
えられた牽引力が同時に計測され、較正に利用できるも
のである。

［実施例］この発明の着眼点は、引っ張りまたは圧縮の応力を簡易
に発生する手段として、試験片を片持ち巣穴に支持し、
その自由端を牽引するものである。

この場合に発生する応力について図により説明する。第
１図（ａ）において、支持物１４に試験片４の一端を固
定して、他端、すなわち自由端の１点ｐに加重Ｗを加え
ると試験片４は下方に湾曲し、試験片の」二側に引張力
、下側に圧縮力が発生する。

この場合、点ｐより距離ｌの点ｑにおけるモーメントＭ
は、６一Ｍ＝Ｗ　＋　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
−・・（１）で表される。いま試験片の断面をＩＮ（ｂ
）のように、幅す、厚さｈとすると断面係数Ｚは、Ｚ＝ｂｈ２／６　　　　　　　　・・・・・・・・・（
２）であり、この値は一定の断面の試験片については一
定値である。試験片の上側表面のづ１張力ｆｔ。

下側表面の圧縮力ｆｃは大きさが等しく次式で与えられ
る。

ｆ　ｔ　＝　ｆ　ｃ　＝Ｍ／′Ｚ＝　ｋＷ　Ｉ　−−−
（３）ここで、ｋは断面係数Ｚの逆数の一定値である。

この式により、引張力および圧縮力は長さ１に比例して
変化することが知られる。

以上において、試験片の内部における引張力または圧縮
力は図（ｂ）のｆｙで示すように、上下の中心線Ｃにお
いて０で、ｙ方向（上下方向）により変化し、表面に近
い程大きく、表面において最大となり（３）式の値をと
るものである。

第２図（ａ）〜（「）はこの発明による磁気応力センサ
較正装置の実施例の構造を示すものである。

図（ａ）は外観斜視図で、ベース板５の両端に支持柱５
ａ、５ｂを設け、支持柱５ａｒＭを試験片４の固定側と
する。試験片４は押さえブロック６ａ、６ｂに挟持して
ボルト７により強固に固定するが着脱自由とする。次に
、押さえブロック６に近い位置に磁気応力センサ１を試
験片４の上側表面または下側表面に取り付ける。取り付
けは例えば図（ｂ）に示すようなコの字形の取りｆ寸は
具１０を用い、試験片４に吹入して密着させて着脱自在
とする。

一方、試験片４の自由端側にはワイヤローブ８ａ。

ハンドル８ｃ、シャフト、ギヤ、ラッチなどよりなる牽
引機構８を固定して設け、ワイヤローブ８ａにより試験
片４の自由端を牽引する。同時にワイヤローブ８ａを支
持柱５ｂに設けられた張力計９に結合して、牽引力を計
測できるようにする。図（ｃ）は試験片４にワイヤロー
ブ８ａを結合する方法の１例を示すもので、試験片４の
自由端に孔４ａを穿ち、これにワイヤローブ８ａを通し
、試験片４の上側でワイヤローブ８ａにストッパ８ｂを
固定する。ここでハンドル８ｃを操作してワイヤローブ
８ａを牽引すると、ストッパ８ｂにより試験片４は下方
に牽引され、同時に張力計９ににより張力が計測され磁
気応力センサ１による試験が行われる。この場合、張力
計９の代わるものとして図（ｄ）に示すようにストレー
ンゲージ１３をワイヤローブ８ａに添着する方法とする
ことも差し支えない。ただしこの場合はワイヤローブ８
ａの先端は支持柱５ｂの上部に固定することが必要であ
る。

上記の方法は試験片４に孔４ａを穿つことが必要である
ので、これに代わる方法を図（ｅ）、（ｆ）に示す。図
において、コの字形の牽引補助具１１にはワイヤローブ
８ａが固着されており、試験片４の自由端に挿入されて
ボルトｌｌａにより締付は固定される。なお、第１図で
説明したように、試験片４の牽引位置、すなわち加重Ｗ
の加わる位置ｐと磁気応力センサ１の距離ｌは試験片４
に生ずる引張力または圧縮力に直接関係するので、牽引
補助具１１の内面下部のボルトｌｌａに対向する位置に
突起１１ｂを設けて距離ｌの精度を保持することが必要
である。

［発明の効果］以上の説明により明らかなように、この発明による磁気
応力センサ較正装置においては、試験片を片持ち梁の状
態に支持し、その自由端に外力を与えて、試験片の上下
表面に引張力および圧縮力を発生する方式をとるもので
、構造が簡単、移動が自由であるので使用勝手が便利で
ある。従って、任意の試験材料に対する応力対磁気異方
性の特性試験、あるいは磁気応力センサの感度特性試験
を容易に行いつる効果が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、この発明による磁気応力
センサ較正装置の較正原理を説明する片持ち梁の応力の
説明図、第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ
）および（ｆ）は、この発明による磁気応力センサ較正
装置の実施例の構造図、第３図（ａ）および（ｂ）は磁
気応力センサの構成図、第４図は磁気応力センサの従来
の較正方法の説明図である。１・・・磁気応力センサ、　２・・・被検査物、３・・
・引張または圧縮試験機、４・・−試験片、５−・ベー
ス板、　　　　５ａ、５ｂ・・・支持柱、６・・・押さ
えブロック、　７・・・ボルト、８・・・牽引機構、　
　　　　８ａ・・・ワイヤローブ、８ｂ・・・スト７パ
、　　　８Ｃ・・・ハンドル、９・・・張力計、　　　
　　　１０・・・取り酊は具、１１・・・牽引補助具、
　　　ｌｌａ・・・ボルト、１１ｂ・・・突起、　　　
　　１３・・・ストレーンゲージ、■４・・・支持物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、ベース板の一端に設けられた支持柱に断面が長
方形で短冊形状の磁性体金属よりなる試験片の一端を固
定し、上記ベース板の他端に、該試験片の自由端を下方
に牽引して張力を与える牽引機構を設け、該牽引機構に
よる上記試験片の牽引位置より上記支持柱側に一定の距
離を離れた位置において、該試験片の上側表面、または
下側表面に磁気応力センサを装着したことを特徴とする
、磁気応力センサ較正装置。
（２）、上記試験片の牽引位置、または上記牽引機構に
連結され上記牽引機構が上記試験片に与える牽引力を計
測する張力計を設けた、特許請求の範囲第１項記載の磁
気応力センサ較正装置。
（３）、ワイヤロープ、該ワイヤロープを添巻するシャ
フト、該シャフトを回転するハンドルおよびギヤ、なら
びに該シャフトの逆転を防止するラッチとよりなる上記
牽引機構を有する特許請求の範囲第１項記載の磁気応力
センサ較正装置。
（４）、上記試験片の上記自由端に上記ワイヤロープを
取り付ける上下方向の孔を設けた特許請求の範囲第３項
記載の磁気応力センサ較正装置。
（５）、上記ワイヤロープの先端が固着され、上記試験
片の自由端に嵌入してボルトにより固定できるコの字形
の牽引補助具を有する、特許請求の範囲第３項記載の磁
気応力センサ較正装置。