JP6660487B2 - 磁性線状体の損傷評価方法および損傷評価装置 - Google Patents

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，損傷評価装置からコンクリートに埋め込まれている磁性線状体までの距離に変動があるとしても，損傷を表す信号波形を正規化できるようにすることを目的とする。

こ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，および１対の柱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１対の柱状ヨーク間に位置する範囲の磁性線状体における磁束密度を一定に保つように，上記磁性線状体のコンクリート構造物中の埋込み深さに応じて上記励磁コイルに流す電流を制御するものである。損傷には，摩耗，腐食，断線などが含まれる。

こ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，および上記磁化器に電流を供給する電源装置を備え，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，および１対の柱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１対の柱状ヨーク間に位置する範囲の磁性線状体における磁束密度が一定に保たれるように，上記磁性線状体のコンクリート構造物中の埋込み深さに応じて，上記電源装置から上記磁化器の励磁コイルに与えられる電流を制御する制御装置を備えている。

この発明によると，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対の柱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対の柱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対の柱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。ギャップが長ければ長いほど，磁気回路における抵抗は大きくなる。

この発明によると，磁性線状体のコンクリート構造物中の埋込み深さに応じて励磁コイルに流れる電流が制御され，１対の柱状ヨーク間に位置する範囲の磁性線状体（磁気回路を構成する範囲の磁性線状体）における磁束密度（磁界の強さ）が一定に保たれる。磁性線状体の埋込み深さ，すなわちギャップの長さに起因する磁気変化量の変動分をキャンセルすることができる。損傷評価装置からコンクリートに埋め込まれている磁性線状体までの距離に変動があるとしても，損傷を表す信号波形が正規化されるので，損傷の程度をより正確に把握することができる。

好ましくは，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。サーチコイルによって磁気回路を流れる磁束（鎖交磁束数）に応じた電圧が出力される。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に起因する磁束の変化を検知することができる。

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。上記位置検出手段は，一実施態様では，上記１対の柱状ヨークのそれぞれに巻き付けられたサーチコイルである。柱状ヨークに流れる磁束は柱状ヨークの直下に磁性線状体が位置しているときに最大になるので，２つのサーチコイルの出力信号に基づいてコンクリート中に埋め込まれている磁性線状体の位置を検知することができ，磁性線状体の位置に沿った上記損傷評価装置の移動経路を決定することができる。

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。 コンクリート箱桁橋の縦断面図である。 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。 損傷評価装置の走行位置を定める様子を示している。 テンドンの埋込み深さに応じて損傷評価装置とテンドンとの間の距離が変動する様子を示す。 励磁コイルに流す電流を一定としたときのギャップ長とサーチコイルの磁束との関係を示すグラフである。 テンドンの磁束密度を一定にするために励磁コイルに流すべき電流を示すグラフである。 （Ａ）は磁界の強さの均一化処理前における，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り，（Ｂ）は磁界の強さの均一化処理後における，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。 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。

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が埋設されており，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。

図２は，コンクリート箱桁橋の縦断面を，損傷評価装置１とともに示している。分かりやすくするために，上フランジ71および下フランジ72の厚さおよびテンドン10の直径が強調して示されている。また，図２には，２つの箱桁70が並べられることで構成されるコンクリート箱桁橋を示すが，一般にはさらに多くの箱桁70によってコンクリート箱桁橋は構成される。

橋軸方向に並ぶ２つの箱桁70の中間の下面に橋脚77が立設され，橋脚77によってコンクリート箱桁橋が支持される。

上述したように，箱桁70の下フランジ72にはコンクリートに圧縮応力を与えるための複数本のテンドン10が埋設される（図２では複数本のテンドン10のうちの１本が示されている）。テンドン10は橋軸方向に並べられた複数の箱桁70の橋軸方向の長さを超える長さを有しており，複数の箱桁70にわたって１本のテンドン10が埋設される。

コンクリートの厚さ方向（深さ方向）に均等に圧縮応力を付与するために，コンクリートの厚さ方向に斜めにテンドン10が埋め込まれることがある。図２は，箱桁70を構成する下フランジ72の厚さ方向にテンドン10が斜めに埋め込まれている様子を示している。

コンクリートに埋め込まれているテンドン10が，損傷評価装置１によって，コンクリートに埋め込まれた状態のまま１本ずつ検査される。

図３は，テンドン10が埋設されたコンクリート（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４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。

図３を参照して，損傷評価装置１は，コンクリート中に埋め込まれたテンドン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４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３，図４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の両端にキャスター52が取り付けられている。キャスター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。また，キャスター52によって損傷評価装置１を回転させることもできる。

複数のキャスター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。損傷評価装置１が備える磁化器20とテンドン10の一部とによって，励磁コイル24（鉄心26），柱状ヨーク31Ｆ，板状ヨーク32Ｆ，強磁性体であるテンドン10，板状ヨーク32Ｒ，柱状ヨーク31Ｒを通る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は連続せず，これらの間にはギャップが存在する。このギャップ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，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒ（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。柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒ（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒ）の対向面間の間隔，すなわち磁極間距離Ｄが，ギャップ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の間のギャップにおける磁気抵抗よりも大きくすることで，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。

図３，図４を参照して，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒの根本付近において柱状ヨーク31Ｌ，31Ｒにサーチコイル41Ｆ，41Ｒがそれぞれ巻き付けられている。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，上述した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。

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を含む。ホール素子61ａは磁界の強さ（磁束密度）に比例した電圧を出力する。複数のホール素子61ａはいずれも励磁コイル24の中心軸方向に沿う磁束に感応する向きを向いて設置される。

励磁コイル24の中心軸方向に感応方向が向けられたホール素子61ａは，励磁コイル24において発生する磁界の強さを計測ないし確認するために用いられる。励磁コイル24に流される電流が高くされるほど励磁コイル24において発生する磁界の強さは強くなり，ホール素子61ａからの出力信号も大きくなる。

複数のホール素子61ａ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，励磁コイル24によって発生する磁界の強さの計測の精度が向上する。

図５はコンクリート（下フランジ72）に埋め込まれたテンドン10を検査するときの損傷評価装置１の走行経路の決定の様子を示している。

上述したように，損傷評価装置１が備える磁化器20と，損傷評価装置１の下方に位置するテンドン10の一部とによって磁気回路が構成される。磁化器20を構成する柱状ヨーク31Ｌ，31Ｒにそれぞれ巻き付けられているサーチコイル41Ｆ，41Ｒからの出力信号は，磁化器20の両磁極，すなわち板状ヨーク32Ｆ，32Ｒがテンドン10に近ければ近いほど，大きくなる。したがって，これらの２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒの出力信号に基づいて，コンクリート面上に設置された損傷評価装置１（板状ヨーク32Ｌ，32Ｒ）が，コンクリート中に埋め込まれているテンドン10の直上に位置しており，かつ励磁コイル24の中心軸方向とテンドン10の軸方向が一致しているかどうかを判断することができる。具体的には，サーチコイル41Ｆ，41Ｒからの出力信号が最も大きくなるように，損傷評価装置１の設置位置と向きとを調整すればよい。上述したように，損傷評価装置１はキャスター52を備えているので，コンクリート面に沿って損傷評価装置１を直線移動させることができるとともに，軽い力で損傷評価装置１を回転させることもできる。このため，テンドン10の直上に損傷評価装置１を位置させ，かつ励磁コイル24の中心軸とテンドン10の軸方向とが一致するように損傷評価装置１の方向を調整するための作業者の負担は少ない。

コンクリート面上の複数箇所（たとえば図５において損傷評価装置１を図示する箇所と符号Ｘで示す箇所）において，サーチコイル41Ｆ，41Ｒからの出力信号を観察することによって，損傷評価装置１を設置すべき位置および方向（コンクリートに埋め込まれているテンドン10の埋設位置および方向）を正確に把握することができる。把握されたテンドン10の埋設位置に沿って，上述したように，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設置される。設置したレールに沿って損傷評価装置１を移動させることによって，コンクリートに埋め込まれているテンドン10に沿わせながら，かつ励磁コイル24の中心軸方向とテンドン10の軸方向とを一致させ続けながら，損傷評価装置１を移動させることができる。

図６は，テンドン10がコンクリート（下フランジ72）の厚さ方向に斜めに埋設されているときのギャップの変動の様子を示している。

上述したように，コンクリートの厚さ方向に均等に圧縮応力を付与するために，コンクリートの厚さ方向に斜めにテンドン10が埋め込まれることがある。上述した式１および式２に示すように，テンドン10を含む磁気回路の磁束は磁気回路の磁気抵抗Ｒに反比例し（式１），磁気抵抗Ｒはギャップ長さＬ（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒとテンドン10との間の距離）に比例する（式２）。すなわち，磁気回路の磁束はギャップ長さＬに反比例するので，ギャップ長さＬが長くなればなるほど磁気回路の磁束は減少する。

図６において実線で示す箇所（位置Ａとする）に損傷評価装置１が位置するとき，すなわち比較的浅い位置（合計ギャップ長Ｌ＝ＬＡ１＋ＬＡ２）にテンドン10が埋め込まれているときの磁気回路の磁束よりも，図６において一点鎖線で示す箇所（位置Ｂとする）に損傷評価装置１が位置するとき，すなわち比較的深い位置（合計ギャップ長Ｌ＝ＬＢ１＋ＬＢ２）にテンドン10が埋め込まれているときの磁気回路の磁束の方が小さくなる。

図７は，直径15.2mmのワイヤロープをテンドン10として用い，かつ励磁コイル24に流す電流を一定にして，合計ギャップ長Ｌ（横軸）を変化させたときにサーチコイル41Ｆ，41Ｒによって計測された磁束の合計値Φ（縦軸）のグラフ91を示している。

図７に示すグラフ91から，合計ギャップ長Ｌが長くなるほど，すなわちコンクリート中のテンドン10の埋設位置が深くなればなるほど，サーチコイル41Ｆ，41Ｒによって計測される合計磁束Φは小さくなることが確認される。

ここでテンドン10を含む磁気回路の磁束は，励磁コイル24に流す電流を増減することによって制御することができる。すなわち，テンドン10の埋込深さに応じて励磁コイル24に流す電流を制御することによって，テンドン10を含む磁気回路の磁束を一定に保つことができる。

図８は，合計ギャップ長Ｌによらずに，柱状ヨーク31Ｆ，31Ｒ（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒ）の間に位置する範囲の磁化回路を構成するテンドン10の磁束密度（テンドン10の近傍の磁界の強さ）が一定となるように，励磁コイル24に流す電流を制御したときのグラフを示している。図８において実線92がテンドン10の磁束密度のグラフであり，破線93が励磁コイル24に流した電流の電流値のグラフである。

図７のグラフ91（合計ギャップ長Ｌと２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒの合計磁束Φとの関係）から，２つのサーチコイル41Ｆ，41Ｒによって計測される合計磁束Φに基づいて，コンクリート部材に埋め込まれているテンドン10の埋込深さ（合計ギャップ長Ｌ）が分かる。また，図８に示すグラフ93（合計ギャップ長Ｌと励磁コイル24に通電する電流値との関係）から，テンドン10の埋込深さ（合計ギャップ長Ｌ）にしたがってテンドン10の磁束密度を一定にする（均一にする）ために励磁コイル24に通電すべき電流値が把握される。すなわち，図７に示すグラフ91および図８に示すグラフ93を用いて励磁コイル24に流す電流を制御することによって，テンドン10がコンクリート中において厚さ方向に斜めに埋設されているとしても，磁気回路を構成するテンドン10の磁束密度（磁界の強さ）を一定に保つことができる。

テンドン10の埋込み深さ（コンクリート表面からコンクリートに埋め込まれているテンドン10までの距離）については，超音波または衝撃弾性波を用いて計測することもできる。この場合には，超音波または衝撃弾性波を用いて計測されたテンドン10の埋込み深さに基づいて，図８に示すグラフ93にしたがって励磁コイル24に流す電流を決定することができる。

図９（Ａ），（Ｂ）は，図６に示すようにコンクリートの厚さ方向にテンドン10が斜めに埋め込まれており，かつテンドン10の異なる２箇所（位置Ａ，位置Ｂ）に同様の腐食が発生している場合に，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95，96を示している。図９（Ａ）は励磁コイル24に流す電流を一定にしたときのグラフ95を，図９（Ｂ）は上述のように励磁コイル24に流す電流をテンドン10の埋込深さに応じて制御したときのグラフ96を，それぞれ示している。図９（Ａ），（Ｂ）において，横軸はロータリーエンコーダ63によって計測される損傷評価装置１の位置を示している。

テンドン10に腐食があると，腐食箇所が両磁極（板状ヨーク32Ｆ，32Ｒ）によって挟まれている間の信号波形95，96に磁束の減少が観察される（符号95Ａ，95Ｂ，96Ａ，96Ｂ）。

図９（Ａ）を参照して，励磁コイル24に流す電流が一定である場合，テンドン10が比較的浅いところに埋め込まれているときには磁気回路を構成するテンドン10における磁束密度は比較的大きいので，腐食箇所を示す磁束の減少が明確に観察される（符号95Ａ）。しかしながら，テンドン10が深いところに埋め込まれていると，磁気回路を構成するテンドン10の磁束密度が小さくなる（磁界の強さが弱まる）ので，腐食箇所を示す磁束の減少もその振幅が小さくなる（符号95Ｂ）。位置Ａと位置Ｂとにおいてテンドン10に生じている損傷の程度が同等であったとしても，同等であることを信号波形に基づいて判断するのは難しい。

他方，図９（Ｂ）を参照して，テンドン10の埋込深さに関わらずにテンドン10の磁束密度が一定となるように励磁コイル24に流す電流を制御することで，テンドン10が浅いところに埋め込まれていても（位置Ａ），深いところに埋め込まれていても（位置Ｂ），同様の腐食であれば同様の信号波形96Ａ，96Ｂを信号波形96に表すことができる。すなわち，損傷を表す信号波形が正規化され，これによって腐食の程度を正確に把握することができる。

図１０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キャスター52に設けられたロータリーエンコーダ63から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。励磁コイル24に流す電流の増減に応じた磁束密度の増減を確認することができる。

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９（Ｂ）参照）。

信号処理装置81は励磁コイル24に電流を供給する電源装置83に接続されており，さらに上述した合計ギャップ長Ｌと励磁コイル24に流すべき電流値との関係を示すデータ（図８）を記憶するメモリ84が接続されている。テンドン10を検査するときにはあらかじめ上述した合計ギャップ長Ｌ（テンドン10の埋込深さ）が計測され，計測された合計ギャップ長Ｌにしたがって，励磁コイル24に流すべき電流値が決定される。合計ギャップ長Ｌ（テンドン10の埋込み深さ）によらずに磁気回路を構成するテンドン10の磁束密度（磁界の強さ）が一定となるように，電源装置83から励磁コイル24に与えられる電流が信号処理装置81によって制御される。

テンドン10に沿って損傷評価装置１を移動させるときに信号処理装置81によって連続的に電流を制御してもよいし，電流制御することなく一定電流のもとでテンドン10に沿って損傷評価装置１を移動させて損傷が発生している箇所を特定し，特定された損傷箇所におけるテンドン10の埋込み深さに応じた大きさの電流を用いて，再度損傷評価装置１を特定箇所において移動させるようにしてもよい。

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 キャスター
63 ロータリーエンコーダ
81 信号処理装置
82 記録装置

Claims (8)

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，および１対の柱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１対の柱状ヨークにサーチコイルがそれぞれ巻き付けられており，上記１対の柱状ヨーク間に位置する範囲の磁性線状体における磁束密度を一定に保つように，２つの上記サーチコイルによって計測される合計磁束に基づいて把握される上記１対の柱状ヨークのそれぞれと上記コンクリート構造物中の上記磁性線状体との間の距離の合計である合計ギャップ長に応じて，上記励磁コイルに流す電流を制御する，
   磁性線状体の損傷評価方法。
2. 上記１対の柱状ヨークのそれぞれに巻き付けられたサーチコイルのうちの少なくとも一方が，上記検出器として用いられる，
   請求項１に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
3. 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に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
4. 上記１対の柱状ヨークのそれぞれに巻き付けられたサーチコイルが，上記位置検出手段として用いられる，
   請求項３に記載の磁性線状体の損傷評価方法。
5. 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，および上記磁化器に電流を供給する電源装置を備え，
   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，および１対の柱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１対の柱状ヨークにサーチコイルがそれぞれ巻き付けられており，上記１対の柱状ヨーク間に位置する範囲の磁性線状体における磁束密度が一定に保たれるように，２つの上記サーチコイルによって計測される合計磁束に基づいて把握される上記１対の柱状ヨークのそれぞれと上記コンクリート構造物中の上記磁性線状体との間の距離の合計である合計ギャップ長に応じて，上記電源装置から上記磁化器の励磁コイルに与えられる電流を制御する制御装置をさらに備えている，
   磁性線状体の損傷評価装置。
6. 上記１対の柱状ヨークのそれぞれに巻き付けられたサーチコイルのうちの少なくとも一方が，上記検出器として用いられる，
   請求項５に記載の磁性線状体の損傷評価装置。
7. 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設けられている，
   請求項５に記載の磁性線状体の損傷評価装置。
8. 上記１対の柱状ヨークのそれぞれに巻き付けられたサーチコイルが，上記位置検出手段として用いられる，
   請求項７に記載の磁性線状体の損傷評価装置。

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