JP3130115B2 - Tube Magnetostrictive Stress Measurement Method and Apparatus - Google Patents
Tube Magnetostrictive Stress Measurement Method and ApparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大口径の管の磁歪応力
を測定する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 the 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 the 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、測定すべき管
の管軸方向に90度以外の角度で交差する方向に間隔を
あけて一対の磁極を有する第1コアに、励磁コイルを巻
回して配置し、その励磁コイルを交流電力によって励磁
して、前記第1コアの一対の磁極を結ぶ直線に対して垂
直な方向に間隔をあけて一対の磁極を有する第2コアに
検出コイルを巻回して構成される磁歪センサを用い、磁
歪センサを管の周方向に移動しつつ、検出コイルからの
誘導起電力Vを検出し、検出コイルによって検出された
管の周方向の誘導起電力Vを、管軸まわりの角度をθと
するとき、co s2θで近似した関数として、その関数の
振幅Bに対応する周方向の応力σ2を求め、その後、前
記誘導起電力Vと、前記周方向の応力σ2と、管の磁歪
感度Mとから、V=M(σ1−σ2)の関係に基づき、
管軸方向の応力σ1を演算して求めることを特徴とする
管の磁歪応力測定方法である。According to the present invention, an exciting coil is wound around a first core having a pair of magnetic poles at intervals in a direction intersecting at an angle other than 90 degrees with a tube axis direction of a tube to be measured. The excitation coil is excited by AC power, and a detection coil is provided on a second core having a pair of magnetic poles at intervals in a direction perpendicular to a straight line connecting the pair of magnetic poles of the first core. Using a wound magnetostrictive sensor, the electromotive force V from the detection coil is detected while moving the magnetostrictive sensor in the circumferential direction of the tube, and the induced electromotive force V in the circumferential direction of the tube detected by the detection coil is detected. Is a function approximated by cos2θ when an angle around the tube axis is θ, a circumferential stress σ2 corresponding to the amplitude B of the function is obtained, and thereafter, the induced electromotive force V and the circumferential From the stress σ2 and the magnetostriction sensitivity M of the tube, V = M Based on the relationship between the σ1-σ2),
This is a method for measuring the magnetostrictive stress of a pipe, which is obtained by calculating a stress σ1 in the pipe axis direction.
【0005】また本発明は、(a)磁歪センサであっ
て、 (a1)管の管軸方向に90度以外の角度で交差する方
向に間隔をあけて一対の磁極を有する第1コアと、 (a2)第1コアに巻回され、交流電力によって励磁さ
れる第1励磁コイルと、 (a3)第1コアの一対の磁極を結ぶ直線に対して垂直
な方向に間隔をあけて一対の磁極を有する第2コアと、 (a4)第2コアに巻回される検出コイルとを有する磁
歪センサと、 (b)磁歪センサを管の外周面に沿って周方向に移動す
る移動手段と、 (c)管軸まわりの角度θの位置の検出コイルからの出
力をストアするメモリと、 (d)メモリの内容を読出して、cos2θで近似させる
関数作成手段と、 (e)関数作成手段の出力に応答し、cos2θの関数の
振幅Bに対応する周方向の応力σ2を求め、さらに、メ
モリの出力と周方向の応力σ2と、管の磁歪感度Mとか
ら、V=M(σ1−σ2)の関係に基づき、管軸方向の
応力σ1を演算して求める演算手段とを含むことを特徴
とする管の磁歪応力測定装置である。[0005] The present invention also provides (a) a magnetostrictive sensor, comprising: (a1) a first core having a pair of magnetic poles at intervals in a direction intersecting at an angle other than 90 degrees in the tube axis direction; (A2) a first exciting coil wound around the first core and excited by AC power; and (a3) a pair of magnetic poles spaced apart in a direction perpendicular to a straight line connecting the pair of magnetic poles of the first core. (A4) a magnetostrictive sensor having a detection coil wound around the second core; and (b) moving means for moving the magnetostrictive sensor in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the tube. c) a memory for storing the output from the detection coil at an angle θ around the tube axis; (d) a function creating means for reading out the contents of the memory and approximating it with cos 2θ; and (e) an output of the function creating means. In response to the circumferential stress σ2 corresponding to the amplitude B of the function of cos2θ Calculating means for calculating the stress σ1 in the tube axis direction from the output of the memory, the stress σ2 in the circumferential direction, and the magnetostriction sensitivity M of the tube based on the relationship of V = M (σ1−σ2). And a magnetostrictive stress measuring device for a tube.
【0006】[0006]
【作用】本発明に従えば、測定すべき管の管軸方向に9
0度以外の角度、たとえば45度で交差する方向に間隔
をあけて一対の磁極を有する第1コアには、交流電力に
よって励磁される励磁コイルが巻回されており、この第
1コアの一対の磁極を結ぶ直線に対して垂直な方向に間
隔をあけて一対の磁極を有する第2コアが設けられ、こ
の第2コアには検出コイルが巻回され、したがって検出
コイルからの誘導起電力は、管軸方向の応力と管の周方
向の応力との差に対応しており、こうして検出コイルに
よって検出された管の周方向の誘導起電力Vを、管軸ま
わりの角度θとするとき、cos2θで近似させて関数を
得、その振幅Bに対応した周方向の応力σ2を求め、そ
の後、前記誘導起電力Vと、前記周方向の応力σ2と、
管の磁歪感度Mとから、V=M(σ1−σ2)の関係に
基づき、管軸方向の応力σ1を演算して求めるようにし
たので、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および管の周方向の応
力を正確に求めることが可能になる。According to the present invention, the direction of the pipe to be measured is 9 mm.
An excitation coil that is excited by AC power is wound around a first core having a pair of magnetic poles spaced apart from each other at an angle other than 0 degrees, for example, 45 degrees. A second core having a pair of magnetic poles is provided at an interval in a direction perpendicular to a straight line connecting the magnetic poles, and a detection coil is wound around the second core. Therefore, an induced electromotive force from the detection coil is Corresponds to the difference between the stress in the pipe axis direction and the stress in the pipe circumferential direction, and when the induced electromotive force V in the pipe circumferential direction detected by the detection coil in this way is defined as an angle θ around the pipe axis, A function is obtained by approximation with cos2θ, a circumferential stress σ2 corresponding to the amplitude B is obtained, and thereafter, the induced electromotive force V, the circumferential stress σ2,
Since the stress σ1 in the tube axis direction is calculated and obtained from the magnetostriction sensitivity M of the tube based on the relationship of V = M (σ1−σ2), even if the tube has a large diameter or a small diameter, It is possible to accurately determine the stress in the pipe axial direction and the circumferential direction of the pipe in a state where is deformed flat.
【0007】[0007]
【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
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33〜35で零とな
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
In a state where no stress acts on the pipe 1 and the pipe 1 is not bent, the pipe 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 circumferential stress σ2 acting on the tube 1 becomes zero at positions 33 to 35 where the pair intersects a pair of straight lines 31 and 32 symmetrical with respect to the symmetry axis 6.
【0008】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.
【0009】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、数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 represented by Expression 1 depending on the stress σ1 in the tube axis 4 direction and the stress σ2 in the circumferential direction.
【0010】[0010]
【数1】V = M (σ1 − σ2) 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) where M is the magnetostriction sensitivity, and is a constant that depends on the material of the welded tube 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.
【0011】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方向に磁歪応力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、磁極15から磁極2
1に入る磁束と、この磁極21から磁極17に出ていく
磁束とは等しく、同様なことは磁極22に関しても成立
し、したがって検出コイル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に管軸方向の磁歪応力σ1お
よび/または周方向の磁歪応力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
5 and 16 are equidistant from the magnetic pole 21 of the second core 19,
Therefore, when no magnetostrictive stress σ1 is generated in the tube axis 4 direction of the tube 1, the magnetic permeability μ of the tube 1 in the tube axis direction and the circumferential direction is equal, and thus the exciting coil 14 is excited by the AC power supply 18. When the magnetic pole 15 moves to the magnetic pole 2
The magnetic flux entering 1 and the magnetic flux exiting from the magnetic pole 21 to the magnetic pole 17 are equal, and the same holds true for the magnetic pole 22, and thus the induction detected by the voltage measuring means 24 connected to the detecting coil 20. The electromotive force V is zero or a very small value. When the magnetostrictive stress σ1 in the pipe axis direction and / or the magnetostrictive stress σ2 in the circumferential direction acts on the pipe 1, the pipe 1
Are different from each other in the tube axis direction and the circumferential direction, and thus the induced electromotive force V of the detection coil 20 has a value corresponding to the magnetostrictive 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.
【0012】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.
【0013】図5は、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。ステップn1からステップ
n2に移り、移動手段12によって磁歪センサ8を管1
の周方向に回転しつつ、その一定角度の角変位毎に、検
出コイル20の誘導起電力Vを測定し、ステップn3に
おいてメモリ27にストアする。こうして磁歪センサ8
は管1を全周にわたって移動する。このようなメモリ2
7にストアされた検出コイル20の誘導起電力T、した
がってそれに対応する応力σは、ステップn4で表示手
段28によって表示することができる。FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 25. The process moves from step n1 to step n2.
While rotating in the circumferential direction, the induced electromotive force V of the detection coil 20 is measured for each angular displacement of the fixed angle, and stored in the memory 27 in step n3. Thus, the magnetostrictive sensor 8
Moves the pipe 1 all around. Such a memory 2
The induced electromotive force T of the detection coil 20 stored in 7 and therefore the corresponding stress σ can be displayed by the display means 28 in step n4.
【0014】表示手段28によって表示される角度θと
検出コイル20の誘導起電力との関係は、本件発明者の
実験結果によれば、図7のようにして得られる。このよ
うな実験結果から、ステップn5では、最小2乗法によ
って数2で示される余弦波形に、最小2乗法を用いて近
似して関数を得る。The relationship between the angle θ displayed by the display means 28 and the induced electromotive force of the detection coil 20 is obtained as shown in FIG. 7 according to the experimental results of the present inventor. From such experimental results, in step n5, a function is obtained by approximating the cosine waveform represented by Equation 2 by the least square method using the least square method.
【0015】[0015]
【数2】V = A + B cos(2θ − C) ここでθは、図1に示されるように管1の軸線4を通る
鉛直線5からの角度を表す。図7に示される本件発明者
の実験結果では、A=0、B=93.9、C=0.56
rad、すなわち32度である。振幅Bは、管1の周方向
の応力σ2に対応しており、こうしてステップn6では
周方向の応力σ2を演算して求めることができる。数2
に示される関数は、図7において参照符L1で示される
とおりである。V = A + B cos (2θ−C) Here, θ represents an angle from a vertical line 5 passing through the axis 4 of the tube 1 as shown in FIG. According to the experimental results of the present inventors shown in FIG. 7, A = 0, B = 93.9, and C = 0.56.
rad, ie 32 degrees. The amplitude B corresponds to the stress .sigma.2 in the circumferential direction of the pipe 1. Thus, in step n6, the stress .sigma.2 in the circumferential direction can be calculated and obtained. Number 2
Are as indicated by reference numeral L1 in FIG.
【0016】次にステップn7では、数1に基づいて、
検出コイル20の誘導起電力Vと、前述のステップn6
において求められた周方向の応力σ2とから、数1に基
づき、管軸方向の応力σ1を演算して求める。Next, in step n7, based on equation 1,
The induced electromotive force V of the detection coil 20 and the aforementioned step n6
The stress σ1 in the pipe axis direction is calculated from Equation 1 based on the circumferential stress σ2 found in the above.
【0017】このようにして、磁歪センサ8を管1の外
周面に沿って1回転したときに得られる検出コイル20
からの誘導起電力Vが、cos2θの関数に良好に近似す
ることができるとき、管の周方向の応力σ2は、管軸方
向の応力σ1に対して卓越して大きいものと判断するこ
とができ、したがって前述のように振幅Bから、周方向
の応力σ2を演算して求めることができるのである。In this manner, the detection coil 20 obtained when the magnetostrictive sensor 8 is rotated once along the outer peripheral surface of the tube 1
When the induced electromotive force V can approximate the function of cos2θ well, it can be determined that the stress σ2 in the circumferential direction of the pipe is significantly larger than the stress σ1 in the pipe axis direction. Therefore, as described above, the circumferential stress σ2 can be calculated and obtained from the amplitude B.
【0018】磁歪センサ8は、上述の図3および図4に
関連して述べた構成とは異なる構成を有していてもよ
い。The magnetostrictive sensor 8 may have a configuration different from the configuration described with reference to FIGS.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁歪セン
サを用いて、管軸方向と管の周方向の透磁率の磁気異方
性に起因した検出コイルの誘導起電力Vを、管軸まわり
の角度θとするとき、cos2θで近似させて関数を得、
その振幅Bに対応した周方向の応力σ2を求め、この誘
導起電力Vと周方向の応力σ2とから、管軸方向の応力
σ1を演算して求めるようにしたので、管軸方向および
管の周方向の各応力を正確に求めることが可能になる。
こうして管が大口径であるときおよび小口径であっても
管が偏平に変形しているときなどにおいて、本発明が有
利に実施される。しかも本発明によれば、上述のように
誘導起電力Vを上述のように角度θに対応してcos2θ
で近似処理を1度だけ行うので、応力値を推定する精度
を高くすることができるとともに、アルゴリズムの単純
化によって演算時間の短縮を図ることができるという優
れた効果が達成される。As described above, according to the present invention, the induced electromotive force V of the detection coil caused by the magnetic anisotropy of the magnetic permeability in the axial direction of the tube and the circumferential direction of the tube is measured by using the magnetostrictive sensor. When the angle around the axis is θ, it is approximated by cos2θ to obtain a function,
The stress σ2 in the circumferential direction corresponding to the amplitude B is obtained, and the stress σ1 in the tube axis direction is calculated from the induced electromotive force V and the stress σ2 in the circumferential direction. Each stress in the circumferential direction can be accurately obtained.
Thus, the present invention is advantageously implemented when the pipe has a large diameter and when the pipe is deformed flat even when the pipe has a small diameter. Moreover, according to the present invention, the induced electromotive force V is cos2θ corresponding to the angle θ as described above.
Since the approximation process is performed only once, it is possible to increase the accuracy of estimating the stress value, and to achieve an excellent effect that the calculation time can be reduced by simplifying the algorithm.
【図1】本発明の一実施例の管1が変形するときの状態
を説明するための図である。FIG. 1 is a view for explaining a state when a pipe 1 according to an 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
つ応力を測定するときの状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a stress is measured while moving in the circumferential direction of the tube 1 using a magnetostrictive sensor 8;
【図3】磁歪センサ8の構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a magnetostrictive sensor 8;
【図4】磁歪センサ8の構成を簡略化して示す平面図で
ある。FIG. 4 is a simplified plan view showing the configuration of the magnetostrictive sensor 8;
【図5】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。FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment shown in FIGS.
【図6】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. 6 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 25;
【図7】磁歪センサ8の検出コイル20から得られる誘
導起電力Vの本件発明者の実験結果を示す図である。FIG. 7 is a view showing an experimental result of the inventor of the present invention for an induced electromotive force V obtained from the detection coil 20 of the magnetostrictive sensor 8;
1 管 4 管軸 8 磁歪センサ 10 レール 11 駆動手段 12 移動手段 13 第1コア 14 励磁コイル 15,16,21,22 磁極 19 第2コア 20 検出コイル 24 電圧測定手段 25 処理回路 27 メモリ 28 表示手段 Reference Signs List 1 tube 4 tube shaft 8 magnetostrictive sensor 10 rail 11 driving means 12 moving means 13 first core 14 excitation coil 15, 16, 21, 22 magnetic pole 19 second core 20 detection coil 24 voltage measuring means 25 processing circuit 27 memory 28 display 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 塩川 征夫 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) 特開 平1−308933(JP,A) 実開 平3−91942(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/00 G01L 1/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiaki Sakai 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Masao Shiokawa 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan (56) References JP-A-3-176627 (JP, A) JP-A-1-308933 (JP, A) JP-A-3-91942 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7, DB name) G01L 1/00 G01L 1/12
Claims (2)
角度で交差する方向に間隔をあけて一対の磁極を有する
第1コアに、励磁コイルを巻回して配置し、その励磁コ
イルを交流電力によって励磁して、前記第1コアの一対
の磁極を結ぶ直線に対して垂直な方向に間隔をあけて一
対の磁極を有する第2コアに検出コイルを巻回して構成
される磁歪センサを用い、 磁歪センサを管の周方向に移動しつつ、検出コイルから
の誘導起電力Vを検出し、 検出コイルによって検出された管の周方向の誘導起電力
Vを、管軸まわりの角度をθとするとき、co s2θで近
似した関数として、その関数の振幅Bに対応する周方向
の応力σ2を求め、その後、前記誘導起電力Vと、前記
周方向の応力σ2と、管の磁歪感度Mとから、V=M
(σ1−σ2)の関係に基づき、管軸方向の応力σ1を
演算して求めることを特徴とする管の磁歪応力測定方
法。An exciting coil is wound around a first core having a pair of magnetic poles at intervals in a direction intersecting at an angle other than 90 degrees with a tube axis direction of a tube to be measured. Magnetostrictive sensor comprising a second core having a pair of magnetic poles spaced apart in a direction perpendicular to a straight line connecting the pair of magnetic poles of the first core and a detection coil wound therearound. While moving the magnetostrictive sensor in the circumferential direction of the tube, the induced electromotive force V from the detecting coil is detected, and the induced electromotive force V in the circumferential direction of the tube detected by the detecting coil is converted to an angle around the tube axis. Assuming θ, a circumferential stress σ2 corresponding to the amplitude B of the function is obtained as a function approximated by cos2θ, and then the induced electromotive force V, the circumferential stress σ2, and the magnetostriction sensitivity of the tube are obtained. From M, V = M
A method for measuring magnetostriction stress in a pipe, wherein a stress σ1 in a pipe axis direction is calculated and obtained based on a relationship of (σ1−σ2).
向に間隔をあけて一対の磁極を有する第1コアと、 (a2)第1コアに巻回され、交流電力によって励磁さ
れる第1励磁コイルと、 (a3)第1コアの一対の磁極を結ぶ直線に対して垂直
な方向に間隔をあけて一対の磁極を有する第2コアと、 (a4)第2コアに巻回される検出コイルとを有する磁
歪センサと、 (b)磁歪センサを管の外周面に沿って周方向に移動す
る移動手段と、 (c)管軸まわりの角度θの位置の検出コイルからの出
力をストアするメモリと、 (d)メモリの内容を読出して、cos2θで近似させる
関数作成手段と、 (e)関数作成手段の出力に応答し、cos2θの関数の
振幅Bに対応する周方向の応力σ2を求め、さらに、メ
モリの出力と周方向の応力σ2と、管の磁歪感度Mとか
ら、V=M(σ1−σ2)の関係に基づき、管軸方向の
応力σ1を演算して求める演算手段とを含むことを特徴
とする管の磁歪応力測定装置。(A1) a magnetostrictive sensor, comprising: (a1) a first core having a pair of magnetic poles at intervals in a direction intersecting at an angle other than 90 degrees in a tube axis direction of a tube; (A3) a first excitation coil wound around the first core and excited by AC power, and (a3) a first excitation coil having a pair of magnetic poles spaced apart in a direction perpendicular to a straight line connecting the pair of magnetic poles of the first core. (A4) a magnetostrictive sensor having a detection coil wound around the second core; (b) moving means for moving the magnetostrictive sensor in a circumferential direction along the outer peripheral surface of the tube; and (c) a tube. A memory for storing the output from the detection coil at the position of the angle θ about the axis; (d) a function creating means for reading out the contents of the memory and approximating it with cos 2θ; and (e) responding to the output of the function creating means. The circumferential stress σ2 corresponding to the amplitude B of the function of cos2θ is obtained, and And calculating means for calculating the stress σ1 in the tube axis direction from the output of the memory, the stress σ2 in the circumferential direction, and the magnetostriction sensitivity M of the tube based on the relationship of V = M (σ1−σ2). An apparatus for measuring magnetostriction and stress of a tube.
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| JP04077286A JP3130115B2 (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Tube Magnetostrictive Stress Measurement Method and Apparatus |
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| JPH05281057A JPH05281057A (en) | 1993-10-29 |
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- 1992-03-31 JP JP04077286A patent/JP3130115B2/en not_active Expired - Fee Related
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