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JP2735992B2 - Magnetostrictive stress measurement method and apparatus - Google Patents
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JP2735992B2 - Magnetostrictive stress measurement method and apparatus - Google Patents

Magnetostrictive stress measurement method and apparatus

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JP2735992B2
JP2735992B2 JP7986093A JP7986093A JP2735992B2 JP 2735992 B2 JP2735992 B2 JP 2735992B2 JP 7986093 A JP7986093 A JP 7986093A JP 7986093 A JP7986093 A JP 7986093A JP 2735992 B2 JP2735992 B2 JP 2735992B2
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stress
tube
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magnetostrictive sensor
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謙司 清水
禎明 境
隆司 黒田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大口径の管の磁歪応力
測定方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring magnetostrictive stress of a large-diameter tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁歪応力測定法は、強磁性材料に荷重が
作用すると透磁率に異方性が生じ、荷重方向の透磁率が
大きくなり、反対に荷重方向と直角方向の透磁率が小さ
くなるので、両透磁率の差を磁歪センサによって検出す
ることによって、主応力の方向および大きさを測定する
手法である。先行技術では、磁歪センサを管の周方向に
移動しつつ、管に作用している応力を測定している。こ
のような測定値は、管が小口径であり、したがって通
常、曲げ変形が卓越し、管の周方向の応力は零またはご
く小さい値であり、したがって磁歪センサの出力は、管
軸方向の応力に対応している。しかしながら管が大口径
のとき、たとえば外径が400mmφ以上であるとき、
管の周方向の応力を無視することができない。このこと
はまた管が小口径であっても、その管が偏平に変形して
いるときにも同様である。
2. Description of the Related Art In a magnetostrictive stress measurement method, when a load acts on a ferromagnetic material, anisotropy occurs in the magnetic permeability, and the magnetic permeability in the load direction increases, and conversely, the magnetic permeability in a direction perpendicular to the load direction decreases. Therefore, this method measures the direction and magnitude of the main stress by detecting the difference between the two magnetic permeability with a magnetostrictive sensor. In the prior art, the stress acting on the tube is measured while moving the magnetostrictive sensor in the circumferential direction of the tube. Such measurements indicate that the pipe is of small diameter, and therefore usually has a predominant bending deformation, the circumferential stress of the pipe is zero or negligible, so the output of the magnetostrictive sensor is the axial stress of the pipe. It corresponds to. However, when the pipe has a large diameter, for example, when the outer diameter is 400 mmφ or more,
The stress in the circumferential direction of the pipe cannot be neglected. This is also the case when the tube has a small diameter but the tube is deformed flat.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、管の
周方向および管軸方向の各応力を正確に測定することが
できるようにした管の磁歪応力測定方法および装置を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring magnetostriction stress in a pipe, which can accurately measure the stress in the circumferential direction of the pipe and in the axial direction of the pipe. is there.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、磁歪センサを
用いて、管の透磁率に対応した出力Vを検出し、管の偏
平率Sを求め、この偏平率Sに対応した管の周方向の最
大応力σ20を求め、前記周方向の最大応力σ20と前
記出力Vとに基づいて、管の軸方向の最大応力σ10を
求めることを特徴とする磁歪応力測定方法である。
According to the present invention, an output V corresponding to the permeability of a tube is detected by using a magnetostrictive sensor, a flatness S of the tube is obtained, and a circumference of the tube corresponding to the flatness S is determined. A magnetostrictive stress measuring method characterized in that a maximum stress σ20 in the axial direction is obtained, and a maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe is obtained based on the maximum stress σ20 in the circumferential direction and the output V.

【0005】また本発明は、管の偏平率Sを求めるにあ
たり、磁歪センサを管の周方向に移動して、管の透磁率
に対応した出力Vの最大値が得られる第1の位置を検出
し、第1の位置から周方向に90度ずれた第2の位置を
求め、前記第1および第2の位置の外径を測定して、管
の偏平率を求めることを特徴とする。
According to the present invention, in determining the flatness S of the tube, the magnetostrictive sensor is moved in the circumferential direction of the tube to detect a first position at which the maximum value of the output V corresponding to the permeability of the tube is obtained. Then, a second position, which is shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the first position, is obtained, and the outside diameters of the first and second positions are measured to obtain the flatness of the pipe.

【0006】また本発明は、管の軸方向の最大応力σ1
0を求めるにあたり、管の周方向の最大応力σ20に対
応する磁歪センサの出力分ΔVを求め、磁歪センサの出
力Vと前記周方向の最大応力σ20に対応する出力分Δ
Vとの和を求め、その和に対応した管の軸方向の最大応
力σ10を求めることを特徴とする磁歪応力測定方法で
ある。
[0006] The present invention also provides a maximum stress σ1 in the axial direction of the tube.
In obtaining 0, the output ΔV of the magnetostrictive sensor corresponding to the maximum stress σ20 in the circumferential direction of the tube is obtained, and the output V of the magnetostrictive sensor and the output Δ corresponding to the maximum stress σ20 in the circumferential direction are obtained.
The magnetostrictive stress measuring method is characterized in that a sum with V is obtained, and a maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe corresponding to the sum is obtained.

【0007】また本発明は、管の透磁率に対応した出力
Vを導出する磁歪センサと、磁歪センサを管の外周面に
沿って移動する手段と、管の偏平率Sを演算する手段
と、偏平率演算手段の出力に応答して、偏平率Sに対応
した管の周方向の最大応力σ20を演算して求める手段
と、磁歪センサと周方向応力演算手段との各出力に応答
して、管の軸方向の最大応力σ10を演算して求める手
段とを含むことを特徴とする磁歪応力測定装置である。
Further, the present invention provides a magnetostrictive sensor for deriving an output V corresponding to the magnetic permeability of a tube, means for moving the magnetostrictive sensor along the outer peripheral surface of the tube, means for calculating the flatness S of the tube, In response to the output of the flatness calculating means, means for calculating and calculating the maximum circumferential stress σ20 of the pipe corresponding to the flatness S, and in response to each output of the magnetostrictive sensor and the circumferential stress calculating means, Means for calculating and calculating a maximum stress σ10 in the axial direction of the tube.

【0008】[0008]

【作用】本発明に従えば、磁歪センサを用いて管の透磁
率に対応した出力Vを検出し、この出力Vは、管の軸方
向の最大応力σ10だけでなく管の周方向の最大応力σ
20にもまた依存する値であり、そのうち、管の周方向
の最大応力σ20は、管の弾性領域において、管の偏平
率Sに依存する値であり、したがって偏平率Sから管の
周方向の最大応力σ20を求めることによって、前記出
力Vに基づき、管の軸方向の最大応力σ10を求めるこ
とができる。
According to the present invention, an output V corresponding to the magnetic permeability of a tube is detected by using a magnetostrictive sensor, and this output V is not only the maximum stress σ10 in the axial direction of the tube but also the maximum stress in the circumferential direction of the tube. σ
20, the maximum stress σ20 in the circumferential direction of the pipe is a value that depends on the flatness S of the pipe in the elastic region of the pipe. By determining the maximum stress σ20, the maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe can be determined based on the output V.

【0009】管の偏平率Sを正確に求めるには、その管
の外径の最大値DHと最小値HVを求める必要があり、
このために、磁歪センサを管の周方向に移動して管の透
磁率に対応した出力Vを求めると、その出力Vの振幅B
の最大値が得られる第1の位置で、管の外径の最小値を
得、この第1の位置から周方向に90度ずれた第2の位
置で管の外径の最大値を得る。こうして管の偏平率Sを
正確に求めることができる。
In order to accurately determine the flatness S of a pipe, it is necessary to determine the maximum value DH and the minimum value HV of the outer diameter of the pipe.
For this purpose, when the magnetostrictive sensor is moved in the circumferential direction of the tube and the output V corresponding to the magnetic permeability of the tube is obtained, the amplitude B of the output V is obtained.
Is obtained at the first position where the maximum value is obtained, and the maximum value of the outer diameter of the tube is obtained at the second position which is 90 degrees circumferentially displaced from the first position. Thus, the flatness S of the pipe can be accurately obtained.

【0010】また本発明に従えば、管の偏平率Sから得
られる管の周方向の最大応力σ20に対応した磁歪セン
サの出力分ΔVを求め、この出力分ΔVを、磁歪センサ
の出力Vと加算することによって、管の軸方向の最大応
力σ10を求めることができる。
Further, according to the present invention, the output ΔV of the magnetostrictive sensor corresponding to the maximum stress σ20 in the circumferential direction of the pipe obtained from the flatness S of the pipe is obtained, and this output ΔV is used as the output V of the magnetostrictive sensor. By the addition, the maximum stress σ10 in the axial direction of the tube can be obtained.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の管1が撓んだと
きの状態の軸直角断面を簡略化して示す図である。管1
は、鋼管などであって、強磁性材料から成る。管1に応
力が作用せず、撓んでいない状態では、その管1は直円
筒状であり、その円環の中心線2は真円である。管1に
外力が作用して管1が撓んだとき、中心線2は、図1の
参照符3で示されるように偏平となる。この中心線3の
対称線6は、もう1つの対称線7と垂直であり、管1の
水平な軸線4を通る鉛直線5に関して角度θ方向に、角
度C、ずれている。中心線3まわりに、管1に作用する
軸方向の応力σ1は、対称軸6と交わる位置37,39
で最大の絶対値σ10となり、対称軸6に垂直な直線7
と交わる位置38,40では零となり、このようにして
軸方向のσ1は、周方向の角度をθとするとき、cosθ
変化する。管1に作用する周方向の応力σ2は、対称軸
6に関して対称な一対の直線31,32と交わる位置3
3〜36で零となり、このようにして周方向の応力σ2
は、周方向の角度をθとするとき、cos2θで変化す
る。
FIG. 1 is a simplified view of a section perpendicular to an axis when a tube 1 according to an embodiment of the present invention is bent. Tube 1
Is a steel pipe or the like and is made of a ferromagnetic material. In a state where no stress acts on the tube 1 and the tube 1 is not bent, the tube 1 has a right cylindrical shape, and the center line 2 of the ring is a perfect circle. When an external force acts on the tube 1 to cause the tube 1 to bend, the center line 2 becomes flat as indicated by reference numeral 3 in FIG. The line of symmetry 6 of this center line 3 is perpendicular to another line of symmetry 7 and is offset by an angle C in the direction of angle θ with respect to a vertical line 5 passing through the horizontal axis 4 of the tube 1. Around the center line 3, the axial stress σ 1 acting on the tube 1 is at the positions 37, 39 intersecting with the axis of symmetry 6.
, The maximum absolute value σ10, and a straight line 7 perpendicular to the symmetry axis 6
Are zero at the positions 38 and 40 where the angle .sigma.
Change. The circumferential stress σ2 acting on the pipe 1 is at a position 3 where it intersects a pair of straight lines 31 and 32 symmetrical with respect to the axis of symmetry 6.
It becomes zero between 3 and 36, and thus the stress σ2 in the circumferential direction
Changes by cos2θ when the angle in the circumferential direction is θ.

【0012】図2は、管1の応力σを測定するための装
置の全体の斜視図である。管1の外周には環状のレール
10が装着され、モータなどを含む駆動手段11によっ
て磁歪センサ8はレール10に沿って管1の外周面に沿
って、移動する。レール10と駆動手段11とは、磁歪
センサ8を管1の外周面に沿って移動する移動手段を構
成する。
FIG. 2 is an overall perspective view of an apparatus for measuring the stress σ of the tube 1. An annular rail 10 is mounted on the outer periphery of the tube 1, and the magnetostrictive sensor 8 moves along the outer surface of the tube 1 along the rail 10 by driving means 11 including a motor and the like. The rail 10 and the driving unit 11 constitute a moving unit that moves the magnetostrictive sensor 8 along the outer peripheral surface of the tube 1.

【0013】図3は磁歪センサ8の斜視図であり、図4
はその磁歪センサ8の簡略化した平面図である。磁歪セ
ンサ8は逆U字状の第1コア13を有し、このコア13
には、励磁コイル14が巻回される。第1コア13の一
対の磁極15,16は管軸4方向に90度以外の角度α
(この実施例ではα=45度)で交差する直線17の方
向に間隔をあけて設けられる。励磁コイル14には、た
とえば50Hzまたは60Hz、100Vの交流電源1
8が接続されて、励磁コイル14が励磁される。さらに
また第2コア19が設けられ、このコア19は、逆U字
状に形成される。この第2コア19には検出コイル20
が巻回される。第2コア19の一対の磁極21,22
は、第1コア13の一対の磁極15,16を結ぶ直線1
7に対して垂直な直線23上で間隔をあけて一対の磁極
21,22を有する。各磁極15,16;21,22の
各図心は、仮想上の正方形の各頂点位置にあり、直線1
7,23は、その仮想上の正方形の対角線に一致する。
励磁コイル14を交流電源18によって励磁し、検出コ
イル20の誘導起電力は電圧計などの電圧測定手段24
によって検出される。検出コイル20の誘導起電力V
は、管軸4方向の応力σ1と周方向の応力σ2とに依存
して、式1で示される表される。
FIG. 3 is a perspective view of the magnetostrictive sensor 8, and FIG.
FIG. 2 is a simplified plan view of the magnetostrictive sensor 8. The magnetostrictive sensor 8 has an inverted U-shaped first core 13.
, The exciting coil 14 is wound. The pair of magnetic poles 15 and 16 of the first core 13 have an angle α other than 90 degrees in the tube axis 4 direction.
(In this example, α = 45 degrees). The excitation coil 14 has an AC power source 1 of 50 Hz or 60 Hz, 100 V, for example.
8 is connected, and the exciting coil 14 is excited. Furthermore, a second core 19 is provided, and the core 19 is formed in an inverted U shape. The second core 19 has a detection coil 20
Is wound. A pair of magnetic poles 21 and 22 of the second core 19
Is a straight line 1 connecting the pair of magnetic poles 15 and 16 of the first core 13.
A pair of magnetic poles 21 and 22 are provided at intervals on a straight line 23 perpendicular to 7. The centroids of the magnetic poles 15, 16; 21 and 22 are located at the vertices of an imaginary square.
7, 23 correspond to the diagonal line of the virtual square.
The exciting coil 14 is excited by an AC power supply 18, and the induced electromotive force of the detecting coil 20 is measured by a voltage measuring means 24 such as a voltmeter.
Is detected by Induced electromotive force V of detection coil 20
Is expressed by Expression 1 depending on the stress σ1 in the tube axis 4 direction and the stress σ2 in the circumferential direction.

【0014】 V = M (σ1 − σ2) …(1) ここでMは磁歪感度であり、溶接管1の材質などに依存
する定数である。管1が小口径であるときには、σ2=
0である。コア13,19は一体的に相互に固定されて
構成される。
V = M (σ1−σ2) (1) Here, M is the magnetostriction sensitivity, and is a constant that depends on the material of the welded pipe 1 and the like. When the pipe 1 has a small diameter, σ2 =
0. The cores 13 and 19 are integrally fixed to each other.

【0015】磁歪センサ8では、第1コア13の磁極1
5,16は、第2コア19の磁極21と等距離にあり、
したがって管1の管軸4方向に応力σ1が発生していな
い状態では、その管1の管軸方向および周方向の透磁率
μは等しく、したがって励磁コイル14が交流電源18
によって励磁されているとき、検出コイル20に接続さ
れている電圧測定手段24によって検出される誘導起電
力Vは零またはごく小さい値である。管1に管軸方向の
応力σ1および/または周方向の応力σ2が作用する
と、管1の管軸方向と周方向との各透磁率は異なり、し
たがって検出コイル20の誘導起電力Vは、磁歪感度M
と磁歪応力σ1,σ2とに対応した値となる。ここで管
軸方向の応力σ1と周方向の応力σ2とを総括的に、応
力σと言うことがある。
In the magnetostrictive sensor 8, the magnetic pole 1 of the first core 13 is
5 and 16 are equidistant from the magnetic pole 21 of the second core 19,
Therefore, when no stress σ1 is generated in the direction of the tube axis 4 of the tube 1, the magnetic permeability μ of the tube 1 in the tube axis direction and the circumferential direction is equal, so that the exciting coil 14
When excited by the voltage, the induced electromotive force V detected by the voltage measuring means 24 connected to the detection coil 20 is zero or a very small value. When the stress 1 in the tube axis direction and / or the stress σ2 in the circumferential direction acts on the tube 1, the respective magnetic permeability in the tube axis direction and the circumferential direction of the tube 1 are different, so that the induced electromotive force V of the detection coil 20 is Sensitivity M
And the magnetostrictive stresses σ1 and σ2. Here, the stress σ1 in the pipe axis direction and the stress σ2 in the circumferential direction may be collectively referred to as stress σ.

【0016】図5は、図1〜図4に示される実施例の電
気的構成を示すブロック図である。電圧測定手段24の
出力は、マイクロコンピュータなどによって実現される
処理回路25に与えられる。処理回路25は駆動手段1
1を制御し、また電圧測定手段24の測定結果を管軸4
まわりに、鉛直線5からの角度θ毎にストアするメモリ
27に接続される。メモリ27のストア内容は陰極線管
または液晶などの目視表示手段28によって表示するこ
とができる。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment shown in FIGS. The output of the voltage measuring means 24 is provided to a processing circuit 25 realized by a microcomputer or the like. The processing circuit 25 includes the driving unit 1
1 and the measurement result of the voltage measuring means 24 is
Around, it is connected to a memory 27 that stores each angle θ from the vertical line 5. The stored contents of the memory 27 can be displayed by visual display means 28 such as a cathode ray tube or liquid crystal.

【0017】入力手段41は、たとえばキーボードなど
であり、管1の偏平率Sを演算するために、たとえばノ
ギスを用いて測定した管1の最大の外径DHと最小の外
径DVとを、操作者が入力する。
The input means 41 is, for example, a keyboard or the like. In order to calculate the flatness S of the tube 1, for example, the maximum outer diameter DH and the minimum outer diameter DV of the tube 1 measured using calipers are calculated. Entered by the operator.

【0018】図6は、管1の軸直角断面図である。管1
が撓んだとき、弾性の範囲内で、管1の軸直角断面が偏
平となり、その最小の外径をDVとし、最大の外径をD
Hとするとき、偏平率Sは、式2で示されるとおりであ
る。
FIG. 6 is a sectional view of the tube 1 taken at right angles to the axis. Tube 1
Is bent, the section perpendicular to the axis of the tube 1 becomes flat within the range of elasticity, the minimum outer diameter is DV, and the maximum outer diameter is D.
When H is set, the flattening ratio S is as shown in Expression 2.

【0019】[0019]

【数1】 (Equation 1)

【0020】この偏平率Sが決定されると、図7から、
その偏平率Sに対応する管1の周方向の曲げ応力σ2の
最大値σ20が決定される。このような偏平率Sと周方
向の最大応力σ20との図7に示される参照符42で示
されるグラフの関係は、計算によって,または実験によ
って予め準備しておく。このような図7に示されるグラ
フの内容は、前述の図5に示されるメモリ27にたとえ
ばテーブルとして予めストアしておき、こうして入力手
段41から、管1の各外径DV,DHを入力することに
よって、偏平率Sが演算して求められ、それに対応する
周方向の応力σ2が求められる。
When the flatness S is determined, FIG.
The maximum value σ20 of the bending stress σ2 in the circumferential direction of the pipe 1 corresponding to the flatness S is determined. The relationship between the flatness S and the maximum circumferential stress σ20 in the graph indicated by the reference numeral 42 shown in FIG. 7 is prepared in advance by calculation or by experiment. The contents of the graph shown in FIG. 7 are stored in advance in the memory 27 shown in FIG. 5 as a table, for example, and the outer diameters DV and DH of the tube 1 are input from the input means 41 in this way. Thus, the flatness S is calculated and obtained, and the corresponding circumferential stress σ2 is calculated.

【0021】表示手段28によって表示される角度θと
検出コイル20の誘導起電力Vとの関係は、図8のよう
にして得られる。前記出力Vは、図8のラインL3で示
されるとおりであり、この出力Vは、管1の軸方向の応
力σ1に対応するcos(θ+C)で変化する電圧成分L1
と、管1の周方向の応力σ2のcos(2θ+C)で変化す
る成分L2とが、前述の式1に従って合成された値であ
る。このラインL3で示される出力Vの最大値が得られ
る第1位置θ1は、前述の図1に示される対称軸6と中
心線3との交点位置37であり、したがってこの位置3
7で、管軸4のまわりに180度ずれた位置39との間
の管1の最小の外径DVを正確にすることが可能であ
る。またこの位置37から周方向に90度ずれたライン
の位置38,40間の長軸である最大の外径DHを測定
することができる。このようにして、磁歪センサ8を管
1の周方向に移動することによって得られるラインL3
の電圧Vに基づき、短軸の外径DVが得られる位置37
を知ることができ、これに基づき、90度ずれた長軸の
外径DHが得られる位置38を知ることができる。ライ
ンL1は、前述のように周方向の応力σ1に対応した値
であり、図8では、その応力σ1の最大値σ10に対応
する出力V(σ10)を示してある。また、ラインL2
は、周方向の応力σ2に対応しており、その応力σ2の
最大値σ20に対応する出力V(σ20)を図8に示し
てある。
The relationship between the angle θ displayed by the display means 28 and the induced electromotive force V of the detection coil 20 is obtained as shown in FIG. The output V is as shown by a line L3 in FIG. 8, and the output V is a voltage component L1 that varies with cos (θ + C) corresponding to the axial stress σ1 of the tube 1.
And a component L2 that varies with the cos (2θ + C) of the stress σ2 in the circumferential direction of the tube 1 are values synthesized according to the above-described equation 1. The first position θ1 at which the maximum value of the output V indicated by the line L3 is obtained is the intersection point 37 between the symmetry axis 6 and the center line 3 shown in FIG.
At 7, it is possible to refine the minimum outer diameter DV of the tube 1 between a position 39 which is offset by 180 degrees about the tube axis 4. Further, it is possible to measure the maximum outer diameter DH which is the major axis between the positions 38 and 40 of the line shifted 90 degrees in the circumferential direction from the position 37. Thus, the line L3 obtained by moving the magnetostrictive sensor 8 in the circumferential direction of the tube 1
37 where the outer diameter DV of the short axis is obtained based on the voltage V
And the position 38 at which the outer diameter DH of the long axis shifted by 90 degrees can be obtained based on this. The line L1 is a value corresponding to the stress σ1 in the circumferential direction as described above, and FIG. 8 shows an output V (σ10) corresponding to the maximum value σ10 of the stress σ1. Also, the line L2
Corresponds to the stress σ2 in the circumferential direction, and the output V (σ20) corresponding to the maximum value σ20 of the stress σ2 is shown in FIG.

【0022】図9を参照して、動作を説明する。図9に
示されるフローチャートは、図5の処理回路25の動作
を示す。ステップn1からステップn2に移り、磁歪セ
ンサ8を駆動手段によって管1の周方向に移動する。こ
の磁歪センサ8は、管1の外表面に極く近接し、一定の
間隔を保って、周方向に移動される。磁歪センサ8の検
出コイル20からの出力は電圧測定手段24によって検
出され、その出力Vは、処理回路25によって読込まれ
る。こうして磁歪センサ8の出力Vは、管1の周方向に
一定角度の角変位毎に、メモリ27にストアされる。こ
うして磁歪センサ8を、管1の全周にわたって移動す
る。このようなメモリ27にストアされた検出コイル2
0の誘導起電力Vは、表示手段28によって、前述の図
8のラインL3に示されるように表示されることができ
る。
The operation will be described with reference to FIG. The flowchart shown in FIG. 9 shows the operation of the processing circuit 25 of FIG. The process moves from step n1 to step n2, and the magnetostrictive sensor 8 is moved in the circumferential direction of the tube 1 by the driving means. The magnetostrictive sensor 8 is moved very close to the outer surface of the tube 1 and is kept at a constant interval in the circumferential direction. The output from the detection coil 20 of the magnetostrictive sensor 8 is detected by the voltage measuring means 24, and the output V is read by the processing circuit 25. Thus, the output V of the magnetostrictive sensor 8 is stored in the memory 27 at every angular displacement of a certain angle in the circumferential direction of the tube 1. Thus, the magnetostrictive sensor 8 is moved over the entire circumference of the tube 1. The detection coil 2 stored in such a memory 27
The induced electromotive force V of 0 can be displayed by the display means 28 as shown by the above-mentioned line L3 in FIG.

【0023】ステップn4では、前述の式2に従い、偏
平率Sを演算する。
In step n4, the flattening ratio S is calculated in accordance with the above-mentioned equation (2).

【0024】ステップn5では、偏平率Sに対応する周
方向の応力σ2を、図7に示される内容がストアされて
いるメモリ27に基づき、演算して求める。次のステッ
プn6では、前述の式1から導かれる次の式3に基づ
き、管1の軸方向の応力σ1を演算して求め、こうして
ステップn7では一連の動作を終了する。
In step n5, a circumferential stress σ2 corresponding to the flatness S is calculated and obtained based on the memory 27 storing the contents shown in FIG. In the next step n6, the axial stress σ1 of the tube 1 is calculated and obtained based on the following equation 3 derived from the above-described equation 1, and a series of operations is ended in step n7.

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】本発明の他の実施例として、図9のステッ
プn5における周方向応力σ2に対応する磁歪センサ8
の出力分ΔV(=M・σ2)を求め、この出力分ΔVと
磁歪センサ8の出力Vとの和(=V+ΔV)を求め、そ
の和に対応した管1の軸線方向の応力σ1(=(V+Δ
V)/M)を求めるようにしてもよい。このようにして
演算を簡略化することもまた可能である。
As another embodiment of the present invention, the magnetostrictive sensor 8 corresponding to the circumferential stress .sigma.2 at step n5 in FIG.
Is obtained (= M · σ2), the sum (= V + ΔV) of the output ΔV and the output V of the magnetostrictive sensor 8 is obtained, and the axial stress σ1 (= ( V + Δ
V) / M) may be obtained. In this way it is also possible to simplify the operation.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、管の偏平
率Sを求めることによって、管の弾性領域では、その偏
平率Sに対応した管の周方向の最大応力σ20を求める
ことができ、したがって磁歪センサの出力Vに基づい
て、その周方向最大応力σ20を考慮することによっ
て、管の軸方向の最大応力σ10を正確に求めることが
可能になる。これによって大口径の管および小口径であ
っても、管が偏平に変形した状態における管軸方向の最
大応力σ10を正確に求めることが可能になる。
As described above, according to the present invention, the maximum stress .sigma.20 in the circumferential direction of the pipe corresponding to the flatness S can be obtained in the elastic region of the pipe by obtaining the flatness S of the pipe. Therefore, by considering the circumferential maximum stress σ20 based on the output V of the magnetostrictive sensor, it becomes possible to accurately determine the maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe. This makes it possible to accurately determine the maximum stress σ10 in the pipe axis direction in a state where the pipe is deformed flat even if the pipe has a large diameter or a small diameter.

【0028】また本発明に従えば、管の偏平率を求める
にあたり、磁歪センサを管の周方向に移動し、その管の
透磁率に対応した出力Vの最大値が得られる第1の位置
を検出し、その出力Vの最大値が得られる第1の位置に
おける管の外径の最小値DVと、第1の位置から90度
ずれた第2の位置における管の外径の最大値DHとに基
づき、管の偏平率Sを正確に演算して求めることができ
る。これによって管の軸方向の最大応力σ10を正確に
求めることが可能になる。
According to the present invention, when determining the flatness of the tube, the magnetostrictive sensor is moved in the circumferential direction of the tube, and the first position at which the maximum value of the output V corresponding to the permeability of the tube is obtained. The minimum value DV of the outer diameter of the tube at the first position where the maximum value of the output V is detected and the maximum value DH of the outer diameter of the tube at the second position shifted by 90 degrees from the first position. Based on the above, the flatness S of the pipe can be accurately calculated and obtained. This makes it possible to accurately determine the maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe.

【0029】さらに本発明によれば、管の偏平率Sから
得られた管の周方向の最大応力σ20に対応する磁歪セ
ンサの出力分ΔVを求めることによって、磁歪センサの
出力Vに加算して、管の軸方向の応力Δ1を求めること
が可能になる。
According to the present invention, the output ΔV of the magnetostrictive sensor corresponding to the maximum stress σ20 in the circumferential direction of the pipe obtained from the flatness S of the pipe is added to the output V of the magnetostrictive sensor. , It is possible to determine the stress Δ1 in the axial direction of the tube.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の管1が変形するときの状態
を説明するための簡略化した断面図である。
FIG. 1 is a simplified cross-sectional view for explaining a state when a tube 1 of one embodiment of the present invention is deformed.

【図2】磁歪センサ8を用いて管1の周方向に移動しつ
つ磁歪応力を測定するときの状体を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state when measuring magnetostrictive stress while moving in the circumferential direction of the tube 1 using a magnetostrictive sensor 8;

【図3】磁歪センサ8の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the magnetostrictive sensor 8;

【図4】磁歪センサ8の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the magnetostrictive sensor 8;

【図5】磁歪センサ8の検出コイル20に関連する構成
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration related to a detection coil 20 of the magnetostrictive sensor 8;

【図6】管1がたわんで変形したときの状態を示す断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the pipe 1 is deformed by bending.

【図7】偏平率Sと周方向の応力σ2との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between an oblateness S and a circumferential stress σ2.

【図8】磁歪センサ8の出力Vを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an output V of the magnetostrictive sensor 8;

【図9】処理回路25の動作を説明するためのフローチ
ャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 25;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 管 8 磁歪センサ 24 電圧測定回路 25 処理回路 27 メモリ 28 表示手段 41 入力手段 1 tube 8 magnetostrictive sensor 24 voltage measuring circuit 25 processing circuit 27 memory 28 display means 41 input means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 境 禎明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 黒田 隆司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−176627(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yoshiaki Sakai 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Takashi Kuroda 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan (56) References JP-A-3-176627 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁歪センサを用いて、管の透磁率に対応
した出力Vを検出し、 管の偏平率Sを求め、 この偏平率Sに対応した管の周方向の最大応力σ20を
求め、 前記周方向の最大応力σ20と前記出力Vとに基づい
て、管の軸方向の最大応力σ10を求めることを特徴と
する磁歪応力測定方法。
1. Using a magnetostrictive sensor, an output V corresponding to the permeability of a pipe is detected, a flatness S of the pipe is obtained, and a maximum stress σ20 in a circumferential direction of the pipe corresponding to the flatness S is obtained. A method for measuring a magnetostrictive stress, wherein a maximum stress σ10 in an axial direction of a pipe is obtained based on the maximum stress σ20 in the circumferential direction and the output V.
【請求項2】 管の偏平率Sを求めるにあたり、 磁歪センサを管の周方向に移動して、管の透磁率に対応
した出力Vの最大値が得られる第1の位置を検出し、 第1の位置から周方向に90度ずれた第2の位置を求
め、 前記第1および第2の位置の外径を測定して、管の偏平
率を求めることを特徴とする請求項1記載の磁歪応力測
定方法。
2. Finding a flatness S of a tube by moving a magnetostrictive sensor in a circumferential direction of the tube to detect a first position at which a maximum value of an output V corresponding to a permeability of the tube is obtained; 2. The flattening rate of the pipe according to claim 1, wherein a second position shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the position (1) is obtained, and an outer diameter of the first and second positions is measured to obtain a flatness of the pipe. Magnetostrictive stress measurement method.
【請求項3】 管の軸方向の最大応力σ10を求めるに
あたり、 管の周方向の最大応力σ20に対応する磁歪センサの出
力分ΔVを求め、 磁歪センサの出力Vと前記周方向の最大応力σ20に対
応する出力分ΔVとの和を求め、その和に対応した管の
軸方向の最大応力σ10を求めることを特徴とする磁歪
応力測定方法。
3. An output ΔV of the magnetostrictive sensor corresponding to the maximum stress σ20 in the circumferential direction of the pipe is obtained in obtaining the maximum stress σ10 in the axial direction of the pipe, and the output V of the magnetostrictive sensor and the maximum stress σ20 in the circumferential direction are obtained. And a maximum stress .sigma.10 in the axial direction of the pipe corresponding to the sum.
【請求項4】 管の透磁率に対応した出力Vを導出する
磁歪センサと、 磁歪センサを管の外周面に沿って移動する手段と、 管の偏平率Sを演算する手段と、 偏平率演算手段の出力に応答して、偏平率Sに対応した
管の周方向の最大応力σ20を演算して求める手段と、 磁歪センサと周方向応力演算手段との各出力に応答し
て、管の軸方向の最大応力σ10を演算して求める手段
とを含むことを特徴とする磁歪応力測定装置。
4. A magnetostrictive sensor for deriving an output V corresponding to the magnetic permeability of a pipe, means for moving the magnetostrictive sensor along the outer peripheral surface of the pipe, means for calculating a flatness S of the pipe, Means for calculating and calculating the maximum circumferential stress σ20 of the pipe corresponding to the flatness S in response to the output of the means, and the axis of the pipe in response to the outputs of the magnetostrictive sensor and the circumferential stress calculating means. Means for calculating and calculating the maximum stress σ10 in the direction.
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