JPH0695052B2 - リフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装置 - Google Patents
リフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装置Info
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- JPH0695052B2 JPH0695052B2 JP60261303A JP26130385A JPH0695052B2 JP H0695052 B2 JPH0695052 B2 JP H0695052B2 JP 60261303 A JP60261303 A JP 60261303A JP 26130385 A JP26130385 A JP 26130385A JP H0695052 B2 JPH0695052 B2 JP H0695052B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄鋼製の構造物ならびに機械部品の残留応力お
よび応力を塗料等の被覆物もしくは錆等の有無にかかわ
らず非破壊的に測定する方法に関するものである。
よび応力を塗料等の被覆物もしくは錆等の有無にかかわ
らず非破壊的に測定する方法に関するものである。
従来この種の測定法においては測定値がリフト・オフに
大きく左右されるため、測定対象表面の塗料、被覆物、
錆等を取り除いて残留応力および応力を測定する不完全
な非破壊測定法であった。これを解決するために同一出
願人によって、１つのセンサでリフト・オフの大きさを
測定してセンサ出力を補正する方法が提案された（「非
破壊検査」vol.33No..9A,1984年）。この方法は同一箇
所をリフト・オフをわずか変えて２回測定し換算するも
ので、労力を要し、実用上不便であるという欠点があっ
た。
大きく左右されるため、測定対象表面の塗料、被覆物、
錆等を取り除いて残留応力および応力を測定する不完全
な非破壊測定法であった。これを解決するために同一出
願人によって、１つのセンサでリフト・オフの大きさを
測定してセンサ出力を補正する方法が提案された（「非
破壊検査」vol.33No..9A,1984年）。この方法は同一箇
所をリフト・オフをわずか変えて２回測定し換算するも
ので、労力を要し、実用上不便であるという欠点があっ
た。
本発明は上記欠点を一掃し、リフト・オフのいかんにか
かわらずセンサを測定対象に当てるだけで残留応力およ
び応力測定が瞬時に行える装置を提供するものである。
かわらずセンサを測定対象に当てるだけで残留応力およ
び応力測定が瞬時に行える装置を提供するものである。
本発明は励磁用コイル及びリフト・オフ（δ）検出用コ
イルが巻かれたコの字型磁芯と応力（σ）によって生じ
る磁位差を検出するための磁位差検出用コイルが巻かれ
たコの字型磁芯を直交させた構成からなる磁気異方性セ
ンサ と、前記励磁用コイルに定電流を供給する発振器
と、前記磁位差検出用コイルの出力電圧を増幅器を介し
て前記発振器の信号と同期して整流を行う同期整流器
と、前記リフト・オフ（δ）検出用コイルの出力を増幅
器を介して整流を行う整流器と、前記同期整流器の出力
電圧をV1（δ，σ）、前記整流器の出力電圧をV
2（δ）、測定対象の無い場合の前記整流器の出力電圧
をV2（∞）としての出力比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−
V2（∞）〕を演算する演算器と、前記演算器の出力を表
示する表示器とから構成され、前記磁位差検出用コイル
が巻かれたコの字型磁芯の先端を前記励磁用コイル及び
リフト・オフ（δ）検出用コイルが巻かれたコの字型磁
芯先端に対し、リフト・オフが大きくなる方へ調節する
ことにより前記磁位差検出用コイルの出力と前記リフト
・オフ（δ）検出用コイルの出力のリフト・オフ特性を
一致させ、リフト・オフ（δ）の影響を消去することを
特徴とする。
イルが巻かれたコの字型磁芯と応力（σ）によって生じ
る磁位差を検出するための磁位差検出用コイルが巻かれ
たコの字型磁芯を直交させた構成からなる磁気異方性セ
ンサ と、前記励磁用コイルに定電流を供給する発振器
と、前記磁位差検出用コイルの出力電圧を増幅器を介し
て前記発振器の信号と同期して整流を行う同期整流器
と、前記リフト・オフ（δ）検出用コイルの出力を増幅
器を介して整流を行う整流器と、前記同期整流器の出力
電圧をV1（δ，σ）、前記整流器の出力電圧をV
2（δ）、測定対象の無い場合の前記整流器の出力電圧
をV2（∞）としての出力比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−
V2（∞）〕を演算する演算器と、前記演算器の出力を表
示する表示器とから構成され、前記磁位差検出用コイル
が巻かれたコの字型磁芯の先端を前記励磁用コイル及び
リフト・オフ（δ）検出用コイルが巻かれたコの字型磁
芯先端に対し、リフト・オフが大きくなる方へ調節する
ことにより前記磁位差検出用コイルの出力と前記リフト
・オフ（δ）検出用コイルの出力のリフト・オフ特性を
一致させ、リフト・オフ（δ）の影響を消去することを
特徴とする。
〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図に従って具体的に説明する。
第１図はセンサの構造を示すもので、１は励磁用磁芯、
２は応力によって生じる磁位差検出用磁芯、３はスペー
サ、４は励磁用コイル、５は応力によって生じる磁位差
検出用コイル、６はリフト・オフ検出用コイルであり、
ａは磁芯２の足先と磁芯１の足先とのリフト・オフの差
であり、ａを調節して応力によって生じる磁位差検出用
コイル５の出力とリフト・オフ検出用コイル６の出力と
のリフト・オフ特性を一致させることができる。
２は応力によって生じる磁位差検出用磁芯、３はスペー
サ、４は励磁用コイル、５は応力によって生じる磁位差
検出用コイル、６はリフト・オフ検出用コイルであり、
ａは磁芯２の足先と磁芯１の足先とのリフト・オフの差
であり、ａを調節して応力によって生じる磁位差検出用
コイル５の出力とリフト・オフ検出用コイル６の出力と
のリフト・オフ特性を一致させることができる。
第３図は測定装置のブロック図で、発振器７から定電流
がセンサ８の励磁用コイル44に供給される。センサ８の
応力による磁位差検出用コイル５に発生した電圧は増幅
器９を経て同期整流器11に至り、発振器７の信号と同期
させて整流する。ここで得られた電圧をV1（δ，σ）と
する。ただしσは応力、δは磁芯１の足先から測定対象
金属までの距離でリフト・オフと称されるものである。
がセンサ８の励磁用コイル44に供給される。センサ８の
応力による磁位差検出用コイル５に発生した電圧は増幅
器９を経て同期整流器11に至り、発振器７の信号と同期
させて整流する。ここで得られた電圧をV1（δ，σ）と
する。ただしσは応力、δは磁芯１の足先から測定対象
金属までの距離でリフト・オフと称されるものである。
他方、センサ８のリフト・オフ検出用コイル６に発生し
た電圧は増幅器10を経て整流器12に至る。ここで得られ
た電圧をV2（δ）とする。演算器13においては、測定対
象の無い場合のV2（δ）を一定V2（∞）と表わせば、出
力比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−V2（∞）〕の演算が電
気回路上で実行され、表示器14にその出力比が表示され
る。
た電圧は増幅器10を経て整流器12に至る。ここで得られ
た電圧をV2（δ）とする。演算器13においては、測定対
象の無い場合のV2（δ）を一定V2（∞）と表わせば、出
力比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−V2（∞）〕の演算が電
気回路上で実行され、表示器14にその出力比が表示され
る。
ここで第３図に示すような簡単な磁気回路のモデルで原
理を説明する。励磁用磁芯１を通る磁束をΦ１（δ）、
磁芯１、２の断面積をＳ（空気中の磁路の断面積も簡単
のためにＳとする）、測定対象の磁路の有効断面積を
Ｓ′、磁芯１、２の足間距離をｌ、励磁用磁芯１の高さ
をh1、磁位差検出用磁芯２の高さをh2、測定対象に応力
σが作用することによって生じる磁位差を△Φ（σ）、
励磁用コイル４の巻き数をN1、磁位差検出用コイル５の
巻き数をN2、リフト・オフ検出用コイル６の巻き数を
N3、励磁電流をＩ、角周波数をω、磁芯の透磁率をμ、
測定対象の透磁率をμ′、空気中の透磁率をμ０とすれ
ば、出力電圧は と表わされる。ここで ｃ＝（2h2＋ｌ）μ0/2μ Ｂ＝ωN1N3ISμ0/2 ｂ＝（2h1＋ｌ）μ0/2μ＋ｌμ0S/2μ′Ｓ′ とおけば、式（１）、式（３）は と表わされる。ｂ＞ｃであるから、第１図におけるａを
調節すればｂ＝ａ＋ｃとすることができ、式（４）は となる。受際には以上の簡単なモデルに補正が必要とな
り、ｋをセンサ並びに装置によって決まる補正定数とす
れば となる。従って、ａを調節することによってka＋ｃ＝ｂ
とすることができ、式（６）を式（５）で除せば となり、リフト・オフδが消去される。これにより出力
比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−V2（∞）〕はリフト・オ
フδに依存せず、応力σのみの関数となる。
理を説明する。励磁用磁芯１を通る磁束をΦ１（δ）、
磁芯１、２の断面積をＳ（空気中の磁路の断面積も簡単
のためにＳとする）、測定対象の磁路の有効断面積を
Ｓ′、磁芯１、２の足間距離をｌ、励磁用磁芯１の高さ
をh1、磁位差検出用磁芯２の高さをh2、測定対象に応力
σが作用することによって生じる磁位差を△Φ（σ）、
励磁用コイル４の巻き数をN1、磁位差検出用コイル５の
巻き数をN2、リフト・オフ検出用コイル６の巻き数を
N3、励磁電流をＩ、角周波数をω、磁芯の透磁率をμ、
測定対象の透磁率をμ′、空気中の透磁率をμ０とすれ
ば、出力電圧は と表わされる。ここで ｃ＝（2h2＋ｌ）μ0/2μ Ｂ＝ωN1N3ISμ0/2 ｂ＝（2h1＋ｌ）μ0/2μ＋ｌμ0S/2μ′Ｓ′ とおけば、式（１）、式（３）は と表わされる。ｂ＞ｃであるから、第１図におけるａを
調節すればｂ＝ａ＋ｃとすることができ、式（４）は となる。受際には以上の簡単なモデルに補正が必要とな
り、ｋをセンサ並びに装置によって決まる補正定数とす
れば となる。従って、ａを調節することによってka＋ｃ＝ｂ
とすることができ、式（６）を式（５）で除せば となり、リフト・オフδが消去される。これにより出力
比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−V2（∞）〕はリフト・オ
フδに依存せず、応力σのみの関数となる。
次に実際の測定例を示す。
図１におけるセンサの磁芯１、２を積層けい素鋼板でも
って足中心間距離ｌを10.9mmの大きさに作成した。構造
用の炭素鋼についてはｂ−ｃ＝0.05mmであったので、図
１のａを調節し、0.17mmとすることによってka＝ｂ−ｃ
とすることができた。このセンサを用いて、周波数100H
zでリフト・オフを変えてSS41材の応力測定を実施した
結果を第４図に示す。出力比はリフト・オフに依存せず
応力のみの関数となることが実証された。
って足中心間距離ｌを10.9mmの大きさに作成した。構造
用の炭素鋼についてはｂ−ｃ＝0.05mmであったので、図
１のａを調節し、0.17mmとすることによってka＝ｂ−ｃ
とすることができた。このセンサを用いて、周波数100H
zでリフト・オフを変えてSS41材の応力測定を実施した
結果を第４図に示す。出力比はリフト・オフに依存せず
応力のみの関数となることが実証された。
本発明にかかるリフト・オフの影響を受けない電磁式応
力測定装置は、上述のように、センサの磁芯２のａの調
節とコイル６によるリフト・オフの検出並びに演算器13
よってリフト・オフの影響が消去されるから、センサを
測定対象に当てるだけでリフト・オフに無関係に瞬時に
残留応力及び応力の測定を行うことができる。
力測定装置は、上述のように、センサの磁芯２のａの調
節とコイル６によるリフト・オフの検出並びに演算器13
よってリフト・オフの影響が消去されるから、センサを
測定対象に当てるだけでリフト・オフに無関係に瞬時に
残留応力及び応力の測定を行うことができる。
第１図は本発明によるセンサの構成図、第２図は本発明
の測定回路のブロック図、第３図は本発明の磁気回路を
説明する図、第４図は本発明の装置による実測例を示す
図である。なお、１……励磁用磁芯、２……磁位差検出
用磁芯、４……励磁用コイル、、５……磁位差検出用コ
イル、６……リフト・オフ検出用コイル、13……演算
器。
の測定回路のブロック図、第３図は本発明の磁気回路を
説明する図、第４図は本発明の装置による実測例を示す
図である。なお、１……励磁用磁芯、２……磁位差検出
用磁芯、４……励磁用コイル、、５……磁位差検出用コ
イル、６……リフト・オフ検出用コイル、13……演算
器。
Claims (1)
- 【請求項１】励磁用コイル及びリフト・オフ（δ）検出
用コイルが巻かれたコの字型磁芯と応力（σ）によって
生じる磁位差を検出するための磁位差検出用コイルが巻
かれたコの字型磁芯を直交させた構成からなる磁気異方
性センサと、前記励磁用コイルに定電流を供給する発振
器と前記磁位差検出用コイルの出力電圧を増幅器を介し
て前記発振器の信号と同期して整流を行う同期整流器
と、前記リフト・オフ（δ）検出用コイルの出力を増幅
器を介して整流を行う整流器と、前記同期整流器の出力
電圧をV1（δ，σ）、前記整流器の出力電圧V2（δ）、
測定対象の無い場合の前記整流器の出力電圧をV2（∞）
としての出力比V1（δ，σ）／〔V2（δ）−V2（∞）〕
を演算する演算器と、前記演算器の出力を表示する表示
器とから構成され、前記磁位差検出用コイルの出力と前
記リフト・オフ（δ）検出用コイルの出力のリフト・オ
フ特性を一致させ、リフト・オフ（δ）の影響を消去す
るために、前記磁位差検出用コイルが巻かれたコの字型
磁芯の先端を前記励磁用コイル及びリフト・オフ（δ）
検出用コイルが巻かれたコの字型磁芯の先端に対し、リ
フト・オフが大きくなる方へ調節されていることを特徴
とするリフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60261303A JPH0695052B2 (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | リフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60261303A JPH0695052B2 (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | リフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62121325A JPS62121325A (ja) | 1987-06-02 |
| JPH0695052B2 true JPH0695052B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=17359920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60261303A Expired - Fee Related JPH0695052B2 (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | リフト・オフの影響を受けない電磁式応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695052B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01135339U (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-18 | ||
| JPH01137440U (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-20 | ||
| JPH02296122A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-06 | Komatsu Ltd | 磁歪式応力センサによる応力測定方法 |
| JPH0429848U (ja) * | 1990-07-02 | 1992-03-10 | ||
| JP4746782B2 (ja) * | 2001-07-10 | 2011-08-10 | 中電技術コンサルタント株式会社 | 応力の測定方法および応力測定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723203B2 (ja) * | 1974-06-26 | 1982-05-18 |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP60261303A patent/JPH0695052B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62121325A (ja) | 1987-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |