JPS63261124A - 磁気歪効果を利用した応力検出器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は建築、土木、機械等の分野における鋼構造部材
等の応力検出器に関し、詳しくは被測定部の回転磁化領
域での可逆透磁率による磁気歪効果を利用した応力検出
器に係るものである。

（従来の技術） 従来、鋼構造部材等の磁気歪効果を利用した応力検出は
、低い磁界下の初透磁率が応力によって変化する現象を
利用して行うものであった。

かかる従来の鋼材応力検出器は、第２図の鋼材のＢ−Ｈ
磁化曲線で示した初透磁率領域において、初透磁率が主
応力差に近似的に比例することに基づくものである。

上記特性を利用して従来通常用いられている応力検出器
の一例は、たとえば第３図に示すように、１は高透磁率
材よりなるコの字形のヨークで、この中に微小な交番磁
界を加える励磁コイル２とこの中を通る磁束の変化を検
出するためのサーチコイル３を、それぞれ両ヨーク脚４
．５に巻いた簡単な構造である。これにより被測定部材
内の応力を検出するには、両ヨーク脚端面６を被測定部
材７たとえば鋼構造部材に接触させ、ヨークに加えた振
幅ΔＨの交番磁界と検出した振幅ΔＢの磁束密度より被
測定部材の初透磁率μ＝ΔＢ／ΔＨを算出して行うもの
であった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる従来型式の検出器においては、第
３図（ｃ）に示すように、 ｉ）ヨーク脚４．５からの磁気力線８が、被測定部にお
いてヨーク脚端面より大きく広がるため、サーチコイル
で検出した磁束の変化が、被測定部材のどの部の応力に
起因するか明確でない。

ｉｉ）低い磁界下で求めた初透磁率は、応力のほかに炭
素含有量や塑性歪の影響を受けるので、高い直流バイア
ス磁界を加えてこれを避けようとしても、構造的に困難
である。

等の技術的制約が大きく実用上問題であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前記問題点を解決するため種々検討を重
ねた結果、鋼構造部材等の被測定部材に対し、回転磁化
領域での可逆透磁率を精度よく測定して、正確な応力検
出器を発明することができたのであって、本発明の要旨
は、励磁コイルとサーチコイルを有しコの字形ヨークの
両脚端面間を測定部とする応力検出器において、該ヨー
クの両脚端部は中央コアとこれを挟むガードヨークに分
かれ、該励磁コイルはヨーク胴部にて直流バイアス磁界
を発生させるバイアス励磁コイルとヨークの一脚におい
て交番磁界を前記直流バイアス磁界に重畳して発生させ
る交番励磁コイルとよりなり、該サーチコイルはヨーク
健脚の中央コアに設けてなることを特徴とする磁気歪効
果を利用した応力検出器を提供することである。

本発明の原理をさらに詳しく述べると、第２図に示すよ
うに、ヨーク内に微小振幅ΔＨの交番磁界を重畳した直
流バイアス磁界Ｈ８を加え、中央コアを通る交番磁束密
度の振幅ΔＢを測定して、鋼材の回転磁界領域における
可逆透磁率μ＝ΔＢ／ΔＨを求め、これより応力を検出
するものである。

本発明の検出器は、これを例示する第１図（ａ）、（ｂ
）、（Ｑ）に示すように、高い直流バイアス磁界を発生
させるためのバイアス励磁コイル９をコの字形ヨーク胴
部１０に、微小振幅の交番磁界を発生させるための交番
励磁コイル１１をコの字形ヨークの脚４に、中央コア内
すなわち被測定部材内の磁束密度変化を検出するための
サーチコイル３をヨーク脚５の中央コア１２に巻き、さ
らに被測定部材７に加わっている磁界をモニターするた
めのセンサー１３をヨークの脚間中央に設置した構成で
ある。

ここで重要なことは、第１図（ｂ）、（Ｃ）より明らか
なように、ヨーク４．５の脚端部が３分割されている点
で、外側の２個のガードヨーク１４は中央コア１２から
生じる磁界の拡散を防止し、被測定部材内に一定方向で
均一分布の磁界を発生させることである。

本発明はこのような構成であるから、一方の脚の中央コ
アより出て他方の脚の中央コアに入る磁束の通過する被
測定部材の部分１５の可逆透磁率を測定し、そこに作用
している応力を正確に検出することができる。

これに対し従来型の単一断面ヨークを用いた場合は、前
記第３図（ｃ）によって説明したように、−４＝ 磁気力線が大きく広がるため、サーチコイルで検出した
磁束に周辺部の影響が現われ、検出した応力は不正確な
ものとなる。

（発明の効果） 上記したように本発明によれば、 ｉ）被測定部材の応力による磁化特性変化の正確な測定
が可能で、精度のよい応力検出が行われ、 ｉｉ）直流バイアス磁界の強度や重畳させる交番磁界の
強度及び周波数を変化させることによって、磁化特性を
広範囲にわたって測定することが容易になる 等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の応力検出器で、（ａ）はヨーク胴部の
縦断面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線を通るヨーク脚
の縦断面図を、（Ｃ）は被測定部材中の磁気力線の分布
図を、第２図は鋼材等の被測定部材のＢ−Ｈ磁化曲線を
、第３図は従来の磁気歪効果を利用した応力検出器で、
（ａ）はヨーり胴部の縦断面図を、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ線を通るヨーク脚の縦断面図を、（Ｃ）は被測定部
材中の磁気力線の分布図を示す。 １　・ヨーク、　　２・・・励磁コイル、３・・・サー
チコイル、　　４．５・・・ヨーク脚、６・・・ヨーク
脚端面、　　７・・・被測定部材、８・・・磁気力線、
　９・・・バイアス励磁コイル、１０・・・ヨーク胴部
、１１・・・交番励磁コイル、１２・・・中央コア、　
１３・・・センサー。 １４・・・ガードヨーク、 １５・・・磁束の通過する被測定部材の部分。 第１図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁コイルとサーチコイルを有しコの字形ヨークの両脚
   端面間を測定部とする応力検出器において、該ヨークの
   両脚端部は中央コアとこれを挟むガードヨークに分かれ
   、該励磁コイルはヨーク胴部にて直流バイアス磁界を発
   生させるバイアス励磁コイルとヨークの一脚において交
   番磁界を前記直流バイアス磁界に重畳して発生させる交
   番励磁コイルとよりなり、該サーチコイルはヨーク他脚
   の中央コアに設けてなることを特徴とする磁気歪効果を
   利用した応力検出器。