JPWO2018100709A1 - 磁性線状体の損傷評価方法および損傷評価装置 - Google Patents

磁性線状体の損傷評価方法および損傷評価装置 Download PDF

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Abstract

損傷評価装置（１）は，損傷を評価すべきテンドン（10）が埋め込まれたコンクリート構造物上に設置されて用いられるもので，磁力を発生する磁化器（20），および発生した磁力によって磁化されるテンドン（10）の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器（41Ｆ，41Ｒ，61）を含む。磁化器が，励磁コイル（24）と，励磁コイルの中心孔に挿通された鉄心（26）と，鉄心の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨーク（31Ｆ，31Ｒ）と，１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨーク（32Ｆ，32Ｒ）を含む。励磁コイルに電流を流すことによって，ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲のテンドンによって磁気回路が形成される。

Description

この発明は，磁性線状体，典型的には，コンクリート中に埋め込まれて用いられている磁性線状体の損傷（劣化状態）を評価する方法および装置に関する。線状体は，ケーブル，ロープ，ストランド，コード，ワイヤ，ロッド，ポール，シャフト，その他の一方向に連続してのびる形態のものを含み，撚ってあるもののみならず，単に束ねただけのものや単体のものも含む。また，径の大きさ，断面形状は問わない。磁性線状体とは磁性材料，典型的には強磁性材料によってつくられた線状体を意味する。
特許文献１は，ワイヤロープを取り巻くようにプローブコイルを取り付けるワイヤロープの損傷検出器を開示する。
特開２００２−５８９６号公報
特許文献１に記載の損傷検出器によって検査されるワイヤロープは，プローブコイルによって取り巻くことができるワイヤロープ，すなわち外に露出しているワイヤロープであることを前提とする。特許文献１に記載の損傷検出器では，コンクリートに埋め込まれているワイヤロープを，コンクリートに埋め込まれたまま検査することはできない。
この発明は，コンクリートに埋め込まれている磁性線状体について，コンクリートに埋め込まれた状態のまま検査できるようにすることを目的とする。
この発明はまた，コンクリートに埋め込まれている磁性線状体を磁化するための磁化器から生じる起磁力の損失を小さくすることを目的とする。
この発明はさらに，ヨークを備える損傷評価装置の軽量化を図ることを目的とする。
第１の発明による磁性線状体の損傷評価方法は，損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上において，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置を，上記磁性線状体に沿って移動させ，上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体を含む磁気回路を形成し，上記検出器によって上記磁気回路を流れる磁束を検出するものである。損傷には，摩耗，腐食，断線などが含まれる。
第１の発明による磁性線状体の損傷評価装置は，損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上に設置されて用いられ，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含むものであって，移動量センサを含み，上記損傷評価装置を上記磁性線状体に沿って移動させる移動装置を備え，上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体によって磁気回路を形成するものであり，上記検出器が，上記磁気回路を流れる磁束を検出する磁束検出器である。
第１の発明によると，コンクリート中の磁性線状体を経路に含む磁気回路が形成される。磁性線状体に摩耗や腐食による断面積減少，断線による空隙があると，磁気回路における磁気抵抗が増加し，磁気回路を流れる磁束が変化する（減少する）。磁束検出器によって検出される磁束の変化に基づいて，コンクリートに埋め込まれた磁性線状体に発生している損傷（劣化）を評価することができる。
磁性線状体がコンクリートに埋め込まれているので，１対の板状ヨークと磁性線状体の間にはギャップ（コンクリートが介在することによる磁気回路の分離部分）が存在する。コンクリートの透磁率は比較的小さく（空気の透磁率とほぼ同値），１対の板状ヨークと磁性線状体の間において，磁気回路を流れる磁束の低下は避けることはできない。１対の板状ヨークのそれぞれと磁性線状体との間のギャップは磁気回路における抵抗と考えることができる。
第１の発明によると，磁極を形成する１対の板状ヨークはコンクリート面に沿う広がりを有しており，ギャップの断面積が広げられている。ギャップによって生じる磁気抵抗はギャップの断面積に反比例するので，面積の広い板状ヨークを磁極として用いることによって，ギャップの断面積を広げ，これによってギャップによって磁気回路に生じる磁気抵抗を小さくすることができる。コンクリート中に磁性線状体が埋められていることによって生じる起磁力の損失を小さくすることができ，起磁力の利用効率を高めることができる。また，板状ヨークによってギャップの断面積が広げられるので，たとえば太い柱状ヨークを用いてギャップの断面積を大きくするのに比べて，損傷評価装置の重量を軽くすることができる。
上記磁気回路を流れる磁束を検出する検出器には，上記一対の柱状ヨークの少なくとも一方に巻き付けられたサーチコイルを用いることもできるし，板状ヨークの底面に固定されたホール素子を用いることもできる。
好ましくは，上記１対の板状ヨーク間の距離（磁極間距離）が，上記１対の板状ヨークの底面から上記磁性線状体までの距離（ギャップ長さ）よりも長い。磁性線状体を通らずに１対の板状ヨーク間（磁極間）を直接に流れる磁束を無くすまたは少なくすることができる。これも磁性線状体を含む磁気回路における起磁力の損失を小さくすることに寄与する。
一実施態様では，上記損傷評価装置が，上記磁性線状体に対する上記損傷評価装置の位置を検出する位置検出手段を備え，位置検出手段の出力にしたがって上記損傷評価装置の移動経路を決定する。上記位置検出手段としては，一実施態様では，上記励磁コイルの中心軸の向きと直交する向きに一列に配置された，上記磁性線状体の軸方向の磁束に感応する向きを持つ複数のホール素子を用いることができる。励磁コイルの中心軸の向きと磁性線状体の軸方向が同じ向きとなるように損傷評価装置は設置されるので，励磁コイルの中心軸の向きと磁性線状体の軸方向とは基本的に同じである。磁化された磁性線状体にはその周囲に軸方向の磁束が生じ，この軸方向の磁束が上記励磁コイルの中心軸の向きと直交する向き（磁性線状体の軸方向に直交する向き）に一列に配置された，上記磁性線状体の軸方向の磁束に感応する向きを持つ複数のホール素子によって検出される。典型的には，一列に並ぶ複数の上記ホール素子のうち，中央に位置するホール素子からの出力信号が最も大きくなるように，すなわち，損傷評価装置の幅方向の中央に磁性線状体が位置することがなるように損傷評価装置の移動経路が決められる。より安定した信号の取得が実現される。
第２の発明による磁性線状体の損傷評価方法は，損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上において，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置を，上記磁性線状体に沿って移動させ，上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体を含む磁気回路を形成し，上記検出器によって上記磁性線状体の損傷箇所から漏洩する磁束を検出するものである。
第２の発明による磁性線状体の損傷評価装置は，損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上に設置されて用いられ，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含むものであって，移動量センサを含み，上記損傷評価装置を上記磁性線状体に沿って移動させる移動装置を備え，上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体によって磁気回路を形成するものであり，上記検出器が，上記磁性線状体の損傷箇所から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器である。
第２の発明においても，コンクリート中の磁性線状体を経路に含む磁気回路が形成される。磁極を形成する１対の板状ヨークがコンクリート面に沿う広がりを有しており，ギャップの断面積が広げられているので，ギャップによって磁気回路に生じる磁気抵抗を小さくすることができる。コンクリート中に磁性線状体が埋められていることによって生じる起磁力の損失を小さくすることができ，起磁力の利用効率を高めることができる。また，板状ヨークによってギャップの断面積を広げることで損傷評価装置の重量を軽くすることができる。
磁性線状体に損傷があると，その損傷箇所から磁束が漏洩する。第２の発明では，漏洩磁束検出器によって検出される漏洩磁束に基づいて，コンクリートに埋め込まれた磁性線状体に発生している損傷（劣化）を評価することができる。
一実施態様では，漏洩磁束を検出する検出器が，上記１対の板状ヨークの中間位置（磁極の中間位置）に設けられている。１対の板状ヨークのいずれかに近い場所に比べて磁界が安定しているので，漏洩磁束の検出精度を向上させることができる。
漏洩磁束を検出する検出器についても，ホール素子を用いることもできるし，サーチコイルを用いることもできる。
一実施態様では，上記磁性線状体の半径方向の磁束に感応する向きを持つ複数の上記ホール素子が，上記励磁コイルの中心軸の方向と直交する向きに一列に配置されている。損傷箇所から発生する磁束は磁性線状体の半径方向の成分を多く含むので，上記磁性線状体の半径方向の磁束に感応する向きを持つような姿勢で複数の上記ホール素子を配置することで，漏洩磁束を精度よく検出することができる。
コンクリート箱桁橋を構成する箱桁を下側から見た斜視図である。 損傷評価装置の一部破断側面図である。 損傷評価装置の下部を部分的に示す拡大斜視図である。 センサ群から出力される信号を処理する処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 腐食を持つテンドンの検査結果を示しており，テンドンの半径方向の磁束に感応するホール素子から出力される出力電圧に基づいて算出される磁束密度のグラフである。 腐食を持つテンドンの検査結果を示しており，サーチコイルからの出力電圧に基づいて算出される磁束のグラフである。 腐食を持つテンドンの検査結果を示しており，テンドンの軸方向の磁束に感応するホール素子から出力される出力電圧に基づいて算出される磁束密度のグラフである。
図１はコンクリート箱桁橋を構成する箱桁を下側から見た斜視図である。
コンクリート箱桁橋は，コンクリート製の箱桁70を橋軸方向に複数つなげることでつくられる。箱桁70は，上フランジ71と，上フランジ71の下方に上フランジ71と間隔をあけてほぼ平行に設けられた下フランジ72と，上フランジ71と下フランジ72の両側部をそれぞれ結ぶウェブ73から構成される。上フランジ71，下フランジ72および両側のウェブ73によって囲まれた橋軸方向にのびる空間75は人が入ることができる大きさであり，空間75内からコンクリート箱桁橋（箱桁70）の検査を行うことができる。上フランジ71の両側はそれぞれ側方に張り出しており，上フランジ71とその両側の張り出し部71ａとによってコンクリート箱桁橋の幅員が定まる。張り出し部71ａの側端上面には一般に欄干（図示略）が設けられる。上フランジ71および張り出し部71ａの表面は一般にアスファルト舗装され，自動車，歩行者等はアスファルト舗装された上フランジ71および張り出し部71ａ上を通行する。
箱桁70を構成するコンクリート製の下フランジ72およびウェブ73の内部に，複数本の鋼製のテンドン10が埋設され，橋軸方向にのびている。テンドン10はコンクリートに圧縮応力を与えるために用いられるもので，鉄を主成分とする強磁性体の鋼線，鋼棒または鋼より線によってつくられている。
下フランジ72およびウェブ73に埋設されたテンドン10が，次に説明する損傷評価装置によって１本ずつ検査される。
図２は，テンドン10が埋設されたコンクリート（たとえば，上述した箱桁70を構成するコンクリート製の下フランジ72）の表面上に配置された損傷評価装置を，一部を破断して側方から示すものである。図３は損傷評価装置の下部を部分的に示す拡大斜視図である。分かりやすくするために，後述する損傷評価装置の移動機構の図示が図３においては省略されている。
図２を参照して，損傷評価装置１は，テンドン10の一部を磁化し，テンドン10を含む磁気回路を形成するための磁化器20を備えている。磁化器20は，円筒状のボビン21およびその両端に固定された環状のフランジ部22と，ボビン21の周面に，ボビン両端の環状フランジ部22間の全体にわたって巻回された励磁コイル24と，ボビン21の中心孔23に挿通された断面円形の鉄心（ヨーク軸）26と，両環状フランジ部22の外面のそれぞれに着脱自在に固定され，ボビン21（励磁コイル24）の両端から下向きに伸びる一対の柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒと，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの先端（下面）のそれぞれに着脱自在に固定された板状ヨーク32Ｆ，32Ｒを備えている。
損傷評価装置１は，磁化器20を構成する励磁コイル24の中心軸方向と検査すべきテンドン10の長手方向（軸方向）とを一致させ，励磁コイル24とテンドン10とが上下に並ぶことになるようにコンクリート面上に設置される。後述するように，損傷評価装置１は直線移動可能に構成される。好ましくはコンクリートに埋め込まれているテンドン10に沿って，テンドン10の直上において損傷評価装置１を移動させるためのレール（図示略）が，コンクリート面上にあらかじめ設置される。
環状フランジ部22の中心にはボビン21の中心孔23と連通する通過孔22ａがあけられており，鉄心26はボビン21の中心孔23および両側の環状フランジ部22の通過孔22ａを通り，両環状フランジ部22のそれぞれの外にはみ出る長さを持つ。励磁コイル24に電流を流すことで発生する磁界によって鉄心26が磁化される。
柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒはこの実施例では角柱状のもので，その上部側面が環状フランジ部22の外面に着脱自在に固定されている。環状フランジ部22に固定される柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの側面には円柱状の凹部31ａが形成されており，この凹部31ａに鉄心26の端部が差し込まれている。
上述のように，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒはボビン21（励磁コイル24）の両側から下向き（コンクリート面に向かう方向）のびており，その先端（下面）に板状ヨーク32Ｆ，32Ｒが着脱自在に固定されている。図３を参照して，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒは平面から見て方形のもので，水平方向，すなわちコンクリート面に沿う広がりを持つ。
柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒ，および板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの素材には，たとえば高い透磁率を持つパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金），または高飽和磁束密度を示すパーメンジュール（Ｆｅ−Ｃｏ系合金）が用いられる。柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒと板状ヨーク32Ｆ，32Ｒとは同一素材であってもよいし，素材を異ならせてもよい。もっとも，比較的価格の安い機械構造用炭素鋼を用いることもできる。励磁コイル24によって発生する起磁力の大きさを柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒおよび板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの素材選択の基準としてもよい。たとえば励磁コイル24（ボビン21）が小型のもので，大きな起磁力を発生できないときには高い透磁率を持つ素材が選択され，励磁コイル24（ボビン21）が大型のもので，大きな起磁力を発生できる場合には高飽和磁束密度を示す素材を選択することが考えられる。
図２を参照して，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒのそれぞれの両側端面にフレーム51が固定されており，各フレーム51の両端にローラ52が回転自在に取り付けられている。ローラ52によって損傷評価装置１をコンクリート面に沿って直線移動させることができる。
複数のローラ52のうちの一つの回転軸にロータリーエンコーダ63（その回転軸）が取り付けられており，損傷評価装置１の移動量がロータリーエンコーダ63によって計測される。
板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの底面（コンクリート面と対向する面）の下方に，検査すべきテンドン10が位置する。励磁コイル24（鉄心26），柱状ヨーク31Ｆ，板状ヨーク32Ｆ，強磁性体であるテンドン10，板状ヨーク32Ｒ，柱状ヨーク31Ｒによって磁気回路が構成される。
テンドン10はコンクリート中に埋められているので，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒとテンドン10は連続していず，これらの間にはギャップＧ１，Ｇ２が存在する。このギャップＧ１，Ｇ２は磁気回路における磁気抵抗と考えることができる。
鉄心26を備える励磁コイル24の起磁力をＦ，全磁束をΦとし，磁気回路の磁気抵抗をＲとすると，全磁束Φは以下の式１によって表される。
Φ＝Ｆ／Ｒ ・・・式１
磁気抵抗Ｒは，ギャップＧ１，Ｇ２の長さをＬ，ギャップの断面積をＡとすると，以下の式２で与えられる。
Ｒ＝Ｌ／μＡ ・・・式２
ここでμはギャップＧ１，Ｇ２の磁路，ここではコンクリートおよび板状ヨーク32Ｆ，32Ｒとコンクリート表面との間のわずかな隙間（空気）の透磁率である。
式２から，ギャップＧ１，Ｇ２における断面積Ａが大きければ大きいほど，磁気回路における磁気抵抗Ｒを小さくすることができる。上述したように，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの先端には広がりを持つ板状ヨーク32Ｆ，32Ｒが設けられており，ギャップＧ１，Ｇ２の断面積が大きくされている。これによって，励磁コイル24（鉄心26），柱状ヨーク31Ｆ，板状ヨーク32Ｆ，テンドン10，板状ヨーク32Ｒ，および柱状ヨーク31Ｒによって構成される磁気回路における磁気抵抗を小さくすることができ，励磁コイル24における起磁力の損失を小さくすることができる。また，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒを用いてギャップＧ１，Ｇ２の断面積を大きくすることによって，たとえば太い柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒを用いることでギャップＧ１，Ｇ２の断面積を大きくする場合にくらべて損傷評価装置１の重量を軽くすることができる。
また，損傷評価装置１では，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒのいずれか一方がＮ極，いずれか他方がＳ極となる。板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの対向面間の距離（この実施例では柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの対向面間の距離でもある），すなわち磁極間距離Ｄが，ギャップＧ１，Ｇ２の長さよりも十分に長くとられていることも特徴である。磁極間（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの間，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの間）の磁気抵抗を，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒとテンドン10の間のギャップＧ１，Ｇ２における磁気抵抗よりも大きくすることができるので，磁極間に直接に流れる磁束を無くすまたは少なくすることできる。これもテンドン10を含む磁気回路における起磁力の損失を小さくすることに寄与する。ギャップＧ１，Ｇ２の長さの数倍，たとえば３倍から１０倍程度の磁極間距離Ｄを確保するのが好ましい。
損傷評価装置は２種類の磁気センサ装置を備えている。
図２，図３を参照して，第１の磁気センサ装置は，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの根本付近において柱状ヨーク31Ｌ，31Ｒに巻き付けられたサーチコイル41Ｆ，41Ｒである。テンドン10に摩耗や腐食による断面積減少，断線による空隙があると，磁気回路における磁気抵抗が増加する。磁気抵抗の増加は磁気回路に流れる磁束に変化を生じさせる。サーチコイル41Ｆ，41Ｒは磁気回路の磁路を構成する柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒに巻き付けられているので，磁気回路に流れる磁束はサーチコイル41Ｆ，41Ｒと鎖交し，サーチコイル41Ｆ，41Ｒは，鎖交する磁束の変化に応じた起電力を生じる。サーチコイル41Ｆ，41Ｒからの出力信号に基づいてテンドン10に発生した損傷を定量的に評価することができ，いわゆる戻り磁束（リターンフラックス）を用いた全磁束測定型の損傷評価を行うことができる。２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒの出力信号の平均値を損傷評価に用いてもよいし，２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒを差動接続して２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒから一つの出力信号を出力させて，これを損傷評価に用いてもよい。また，サーチコイル41Ｆ，41Ｒのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
第２の磁気センサ装置は，磁極間（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの間）に設けられるホール素子群61である。板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの対向面に板状の支持部材60が固定されており，この支持部材60内にホール素子群61が設けられている。ホール素子群61は，励磁コイル24の中心軸方向（テンドン10の軸方向）と垂直な向きにコンクリート面に沿って直線状に並べられた複数のホール素子61ａ，61ｒを含む。ホール素子61ａ，61ｒは磁束密度に比例した電圧を出力する。
ホール素子61ａ，61ｒは同一の素子であるが感応方向を異ならせて配置されている。すなわち，ホール素子61ｒはテンドン10の半径方向（コンクリート面の垂直方向）の磁束に感応する向きを向いて設置され，ホール素子61ａはテンドン10の軸方向に沿う磁束に感応する向きを向いて設置されている。図３には感応方向が両端矢印によって示されている。感応方向の異なるホール素子61ａ，61ｒが交互に直線状に並べられることで，ホール素子群61は構成されている。
テンドン10に損傷が存在すると，テンドン10を通る磁束に乱れが生じ，一部の磁束が外に漏洩する。漏洩磁束はテンドン10の半径方向を向く成分を多く含むので，テンドン10の半径方向に感応方向が向けられたホール素子61ｒから出力信号が発生する。ホール素子61ｒからの出力信号に基づいて，テンドン10における損傷の有無およびその程度を検出することができる。
テンドン10の軸方向に感応方向が向けられたホール素子61ａは，テンドン10の周囲における軸方向の磁束を精度よく検出することができる。複数のホール素子61ａはテンドン10の軸方向と直交する向きに一列に並んでいる（そのような向きとなるように損傷評価装置１の移動方向が定められる）ので，テンドン10と複数のホール素子61ａとの間の距離は，ホール素子61ａのそれぞれで異なるものとなり，テンドン10に近いホール素子61ａから大きな出力信号が，テンドン10に遠いホール素子61ａから小さい出力信号が出力される。複数のホール素子61ａからの出力信号を比較することで，損傷評価装置１の移動経路を定めることができる。典型的には，一列に並ぶ複数のホール素子61ａのうち，中央に位置するホール素子61ａからの出力信号が最も大きくなるように，すなわち，損傷評価装置１の幅方向の中央にテンドン10が位置することになるように，損傷評価装置１の移動経路が定められ，これによって，より安定した信号の取得が実現される。
複数のホール素子61ａ，61ｒを含むホール素子群61は，好ましくは，板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの中間位置，すなわち磁極間の中間位置に設けられる。板状ヨーク32Ｆ，32Ｒのいずれかに近い場所の磁界に比べて磁極間の中間位置の磁界は安定しているので，漏洩磁束の検出の精度が向上する。
図４は損傷評価装置１が備えるセンサ群（ロータリーエンコーダ63，テンドン10の半径方向の磁束に感応するホール素子61ｒ，テンドン10の軸方向の磁束に感応するホール素子61ａ，サーチコイル41Ｆ，41Ｒ）から出力される信号を処理する処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
損傷評価装置１を移動させるためのローラ52に設けられたロータリーエンコーダ63からローラ52の回転に応じてパルス信号が出力され，信号処理装置81に与えられる。信号処理装置81はパルスカウンタを備え，信号処理装置81において１パルス当たりの移動量とパルス数とから損傷評価装置１の移動量データが算出される。移動量データは記録装置82に記録される。
ホール素子61ａ，61ｒは信号処理装置81が備えるガウスメータ（テスラメータ）に接続されている。上述のように，ホール素子61ａ，61ｒからは磁束密度に比例する電圧が出力される。信号処理装置81ではホール素子61ａ，61ｒからの出力電圧に基づいて磁束密度が算出され，記録装置82に与えられる。
漏洩磁束の磁束密度は，テンドン10の損傷の程度が大きいほど大きな値となるので，テンドン10の半径方向の磁束に感応するホール素子61ｒからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度の変化を，テンドン10における損傷の有無とその程度の判断に用いることができる。また，記録装置82にはロータリーエンコーダ63によって検出される移動量データも記録されるので，テンドン10において損傷が発生している位置も見つけることができる。記録装置82には，たとえば複数のホール素子61ｒのそれぞれからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度の平均値が所定時間ごとに記録される。
ホール素子61ａからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度については，上述したように，損傷評価装置１の走行路決定に用いることができる。複数のホール素子61ａからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度は，そのそれぞれが記録装置82に記録される。
記録装置82にはホール素子61ｒ，61ａから出力される電圧値を記録してもよいのは言うまでもない。記録装置82に記録されている電圧値から，必要に応じて信号処理装置81において磁束密度が算出される。
磁気回路の磁路に設けられたサーチコイル41Ｆ，41Ｒは，信号処理装置81が備えるフラックスメータに接続されている。磁束の変化によってサーチコイル41Ｆ，41Ｒに生じる電圧がフラックスメータにおいて時間積分されることで，磁束（鎖交磁束数）が算出され，これが記録装置82に与えられる。磁束の変化に基づいてテンドン10に発生している損傷を定量的に判断することができる。
図５から図７は，一部に腐食が発生しているテンドン10が埋め込まれているコンクリートの表面上において，テンドン10に沿って損傷評価装置１を移動させたときに記録装置82に記録される信号の波形を示している。図５から図７において，横軸はロータリーエンコーダ63によって検出される損傷評価装置１の位置（移動量）である。
図５はテンドン10の半径方向の磁束に感応するホール素子61ｒからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度の信号波形91を示している。テンドン10に腐食があると，腐食箇所をホール素子61ｒが通過したときの信号波形91には，磁束密度の増減（符号91ａで示す信号波形部分）が観察される。
図６はサーチコイル41Ｆ，41Ｒからの出力電圧に基づいて算出される磁束（鎖交磁束数）の信号波形92を示している。テンドン10に腐食があると，腐食箇所が両磁極によって挟まれている間の信号波形92には，磁束の減少（符号92ａで示す信号波形部分）が観察される。
参考までに，テンドン10の軸方向の磁束に感応するホール素子61ａからの出力電圧に基づいて算出される磁束密度の信号波形93を，図７に示しておく。
テンドン10の半径方向の磁束に感応するホール素子61ｒはテンドン10に局所的に発生している損傷の検知感度が高く，他方磁気回路を流れる磁束の変化を検知するサーチコイル41Ｆ，41Ｒはテンドン10に比較的広範囲にわたって発生している損傷の検知感度が高い。コンクリート内のテンドン10の劣化を精度よく評価するためには，ホール素子61ｒおよびサーチコイル41Ｆ，41Ｒの両方を設けるのが好ましい。もっとも，いずれか一方のみ，すなわちホール素子61ｒまたはサーチコイル41Ｆ，41Ｒのみを設けても，コンクリート内のテンドン10の劣化の評価を行うことはできる。
上述した実施例では，ホール素子61ｒを用いて漏洩磁束を，サーチコイル41Ｆ，41Ｒを用いて全磁束（磁気回路に流れる磁束）を検出しているが，ホール素子61ｒに代えてサーチコイルを用いて漏洩磁束を検出することもできるし（ホール素子61ｒの配置位置にサーチコイルを設ける），サーチコイル41Ｆ，41Ｒに代えてホール素子を用いて磁気回路を流れる磁束（全磁束）を検出することもできる（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒの底面にホール素子を設ける）。
１ 損傷評価装置
10 テンドン
20 磁化器
21 ボビン
23 中心孔
24 励磁コイル
26 鉄心（ヨーク軸）
31Ｆ，31Ｒ 柱状ヨーク
32Ｆ，32Ｒ 板状ヨーク
41Ｆ，41Ｒ サーチコイル
51 フレーム
52 ローラ
61 ホール素子群
61ａ，61ｒ ホール素子
63 ロータリーエンコーダ
81 信号処理装置
82 記録装置

Claims (16)

  1. 損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上において，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置を，上記磁性線状体に沿って移動させ，
    上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体を含む磁気回路を形成し，
    上記検出器によって上記磁気回路を流れる磁束を検出する，
    磁性線状体の損傷評価方法。
  2. 上記検出器が，上記一対の柱状ヨークの少なくとも一方に巻き付けられたサーチコイルである，
    請求項１に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  3. 上記検出器が，上記板状ヨークの底面に固定されたホール素子である，
    請求項１に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  4. 損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上において，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置を，上記磁性線状体に沿って移動させ，
    上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体を含む磁気回路を形成し，
    上記検出器によって上記磁性線状体の損傷箇所から漏洩する磁束を検出する，
    磁性線状体の損傷評価方法。
  5. 上記１対の板状ヨーク間の距離が，上記１対の板状ヨークの底面から上記磁性線状体までの距離よりも長い，
    請求項１または４に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  6. 上記検出器が，上記１対の板状ヨークの中間位置に設けられている，
    請求項４に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  7. 上記検出器がホール素子である，
    請求項４に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  8. 上記磁性線状体の半径方向の磁束に感応する向きを持つ複数の上記ホール素子が，上記励磁コイルの中心軸の方向と直交する向きに一列に配置されている，
    請求項７に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  9. 上記検出器がサーチコイルである，
    請求項４に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  10. 上記損傷評価装置が，上記磁性線状体に対する上記損傷評価装置の位置を検出する位置検出手段を備え，位置検出手段の出力にしたがって上記損傷評価装置の移動経路を決定する，
    請求項１または４に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  11. 上記位置検出手段が，上記励磁コイルの中心軸の向きと直交する向きに一列に配置された，上記磁性線状体の軸方向の磁束に感応する向きを持つ複数のホール素子である，
    請求項１０に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
  12. 損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上に設置されて用いられ，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置であって，
    移動量センサを含み，上記損傷評価装置を上記磁性線状体に沿って移動させる移動装置を備え，
    上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体によって磁気回路を形成するものであり，
    上記検出器が，上記磁気回路を流れる磁束を検出する磁束検出器である，
    磁性線状体の損傷評価装置。
  13. 損傷を評価すべき磁性線状体が埋め込まれたコンクリート構造物上に設置されて用いられ，磁力を発生する磁化器，および磁化器が発生した磁力によって磁化される上記磁性線状体の損傷箇所から生じる磁気変化量を検出する検出器を含む損傷評価装置であって，
    移動量センサを含み，上記損傷評価装置を上記磁性線状体に沿って移動させる移動装置を備え，
    上記磁化器が，励磁コイルと，上記励磁コイルの中心孔に挿通されたヨーク軸と，上記ヨーク軸の両端に接続され，コンクリート面に向けてそれぞれ伸びる１対の柱状ヨークと，上記１対の柱状ヨークの先端のそれぞれに接続され，コンクリート面に沿う広がりを有する磁極を形成する１対の板状ヨークを含み，上記励磁コイルに電流を流すことによって，上記ヨーク軸，１対の柱状ヨーク，１対の板状ヨーク，および１対の板状ヨークの間に位置する範囲の磁性線状体によって磁気回路を形成するものであり，
    上記検出器が，上記磁性線状体の損傷箇所から漏洩する磁束を検出する漏洩磁束検出器である，
    磁性線状体の損傷評価装置。
  14. 上記１対の板状ヨーク間の距離が，上記１対の板状ヨークの底面から上記磁性線状体までの距離よりも長い，
    請求項１２または１３に記載の磁性線状体の損傷評価装置。
  15. 上記磁性線状体に対する上記損傷評価装置の位置を検出する位置検出手段が，上記損傷評価装置に設けられている，
    請求項１２または１３に記載の磁性線状体の損傷評価装置。
  16. 上記位置検出手段が，上記励磁コイルの中心軸の方向と直交する向きに一列に配置された，上記磁性線状体の軸方向の磁束に感応する向きを持つ複数のホール素子である，
    請求項１５に記載の磁性線状体の損傷評価装置。
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