JP2000258259A - 歪み検出装置 - Google Patents
歪み検出装置Info
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- JP2000258259A JP2000258259A JP11059349A JP5934999A JP2000258259A JP 2000258259 A JP2000258259 A JP 2000258259A JP 11059349 A JP11059349 A JP 11059349A JP 5934999 A JP5934999 A JP 5934999A JP 2000258259 A JP2000258259 A JP 2000258259A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 測定バラツキの影響を受けず、安定した測定
が可能な金属材料等の歪み検出装置を提供すること。 【解決手段】 強磁性体の被測定物5に磁場を付与する
電磁石3と、被測定物5からの漏洩磁束を検出するピッ
クアップコイル4と、ピックアップコイル4で検出され
るバルクハウゼンノイズ成分を積分する積分器10と、
積分器10出力の積分値が飽和するまでの積分値波形の
面積中心となる中心磁場の値を出力する演算装置11と
を備え、該磁場の値を評価パラメータとして歪みを検出
する歪み検出装置。
が可能な金属材料等の歪み検出装置を提供すること。 【解決手段】 強磁性体の被測定物5に磁場を付与する
電磁石3と、被測定物5からの漏洩磁束を検出するピッ
クアップコイル4と、ピックアップコイル4で検出され
るバルクハウゼンノイズ成分を積分する積分器10と、
積分器10出力の積分値が飽和するまでの積分値波形の
面積中心となる中心磁場の値を出力する演算装置11と
を備え、該磁場の値を評価パラメータとして歪みを検出
する歪み検出装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼等の強磁性体
の歪みを検出する歪み検出装置に関し、特に、ガス管や
橋脚等の歪みを、バルクハウゼンノイズを利用して金属
材料等の磁気的性質の変化から検出する歪み検出装置に
関する。
の歪みを検出する歪み検出装置に関し、特に、ガス管や
橋脚等の歪みを、バルクハウゼンノイズを利用して金属
材料等の磁気的性質の変化から検出する歪み検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、被測定物の磁気的性質が応力
や歪みに依存することを利用して、被測定物の状態を非
破壊的に検査することが試みられている。すなわち、被
測定物を励磁すると、被測定物の磁化が変化するが、こ
の変化から被測定物の応力や歪みの状態を知ることがで
きるのを利用して検査する。具体的には、強磁性体であ
る被測定物を励磁すると、被測定物の内部では励磁磁場
の変化に伴い磁化が変化する。通常、磁化の変化は磁壁
の移動によって行われ、この磁壁の移動は微小亀裂や欠
陥等により不連続な動きをする。
や歪みに依存することを利用して、被測定物の状態を非
破壊的に検査することが試みられている。すなわち、被
測定物を励磁すると、被測定物の磁化が変化するが、こ
の変化から被測定物の応力や歪みの状態を知ることがで
きるのを利用して検査する。具体的には、強磁性体であ
る被測定物を励磁すると、被測定物の内部では励磁磁場
の変化に伴い磁化が変化する。通常、磁化の変化は磁壁
の移動によって行われ、この磁壁の移動は微小亀裂や欠
陥等により不連続な動きをする。
【0003】したがって、被測定物の磁化も不連続的に
変化し、検出コイルには不連続変化に対応するパルス状
の高周波電圧波形が誘起される。このパルス状の電圧波
形をバルクハウゼンノイズという。このバルクハウゼン
ノイズは応力及び歪みと密接に相関するために、被測定
物を磁気的な方法で非破壊的に検査するときには、重要
なパラメータとなる。被測定物を励磁する方法として、
ヨーク法がある。ヨーク法は実ラインで製造される鉄鋼
製品や既設構造物などの比較的大きな製品の一部分に当
てるだけで簡単にそれを励磁できる利点がある。
変化し、検出コイルには不連続変化に対応するパルス状
の高周波電圧波形が誘起される。このパルス状の電圧波
形をバルクハウゼンノイズという。このバルクハウゼン
ノイズは応力及び歪みと密接に相関するために、被測定
物を磁気的な方法で非破壊的に検査するときには、重要
なパラメータとなる。被測定物を励磁する方法として、
ヨーク法がある。ヨーク法は実ラインで製造される鉄鋼
製品や既設構造物などの比較的大きな製品の一部分に当
てるだけで簡単にそれを励磁できる利点がある。
【0004】図5に、従来から知られているバルクハウ
ゼンノイズ検出装置を示す。U字形のヨーク1と励磁コ
イル2からなる電磁石3を被測定物5に接触させると共
に、検出用のピックアップコイル4をヨーク1のN極と
S極間の中心点Oに配置する。そして、励磁コイル2に
連続的に変化する励磁電流を供給すると、漏洩磁束の変
化によりピックアップコイル4には誘起電圧が発生す
る。
ゼンノイズ検出装置を示す。U字形のヨーク1と励磁コ
イル2からなる電磁石3を被測定物5に接触させると共
に、検出用のピックアップコイル4をヨーク1のN極と
S極間の中心点Oに配置する。そして、励磁コイル2に
連続的に変化する励磁電流を供給すると、漏洩磁束の変
化によりピックアップコイル4には誘起電圧が発生す
る。
【0005】この漏洩磁束の内、励磁電流と同じ低周波
数の成分は磁束に方向性があるため、点O近傍での漏れ
は極めて小さく、N極又はS極に近づくに従って大きく
なる。しかし、バルクハウゼンノイズの磁束発生には方
向性がないためN極とS極の間のどの位置でも同じよう
に漏洩して検出される。
数の成分は磁束に方向性があるため、点O近傍での漏れ
は極めて小さく、N極又はS極に近づくに従って大きく
なる。しかし、バルクハウゼンノイズの磁束発生には方
向性がないためN極とS極の間のどの位置でも同じよう
に漏洩して検出される。
【0006】したがって、ピックアップコイル4を点O
に配置することにより、励磁電流と同じ低周波数の電圧
波形に対する漏洩磁束はほとんど検出されず、ピックア
ップコイル4の誘起電圧の波形は、わずかな低周波数の
電圧波形に、バルクハウゼンノイズが重畳されたものと
なる(図6参照)。このバルクハウゼンノイズの振幅V
と被測定物5の応力又は歪みの関係を予め求めておくこ
とにより、バルクハウゼンノイズにより被測定物の応力
又は歪みが評価できる。
に配置することにより、励磁電流と同じ低周波数の電圧
波形に対する漏洩磁束はほとんど検出されず、ピックア
ップコイル4の誘起電圧の波形は、わずかな低周波数の
電圧波形に、バルクハウゼンノイズが重畳されたものと
なる(図6参照)。このバルクハウゼンノイズの振幅V
と被測定物5の応力又は歪みの関係を予め求めておくこ
とにより、バルクハウゼンノイズにより被測定物の応力
又は歪みが評価できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、バルク
ハウゼンノイズの振幅と被測定物5の歪みとの関係を予
め求めておくことにより、バルクハウゼンノイズから被
測定物5の歪みを測定することができるが、バルクハウ
ゼンノイズはピックアップコイル4の位置や当て方その
他の要因で測定バラツキの影響を受けやすく、信頼性の
高い測定が困難であるという問題があった。本発明は、
このような問題に鑑みてなされたものであって、その目
的とするところは、測定バラツキのない、安定した測定
が可能な歪み検出装置を提供することにある。
ハウゼンノイズの振幅と被測定物5の歪みとの関係を予
め求めておくことにより、バルクハウゼンノイズから被
測定物5の歪みを測定することができるが、バルクハウ
ゼンノイズはピックアップコイル4の位置や当て方その
他の要因で測定バラツキの影響を受けやすく、信頼性の
高い測定が困難であるという問題があった。本発明は、
このような問題に鑑みてなされたものであって、その目
的とするところは、測定バラツキのない、安定した測定
が可能な歪み検出装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の歪み検出装置
は、磁性体の表面に両脚部を当てて、励磁電流に応じて
前記磁性体を励磁するU字型の電磁石と、該電磁石を励
磁する励磁器と、前記両脚部間に位置し前記磁性体から
の漏洩磁束を検出する磁束検出器と、該磁束検出器の出
力信号からバルクハウゼンノイズ成分を抽出し積分する
積分器と、該積分器出力の積分値が飽和するまでの積分
値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の値を出力
する演算器と、を備えるものである。
は、磁性体の表面に両脚部を当てて、励磁電流に応じて
前記磁性体を励磁するU字型の電磁石と、該電磁石を励
磁する励磁器と、前記両脚部間に位置し前記磁性体から
の漏洩磁束を検出する磁束検出器と、該磁束検出器の出
力信号からバルクハウゼンノイズ成分を抽出し積分する
積分器と、該積分器出力の積分値が飽和するまでの積分
値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の値を出力
する演算器と、を備えるものである。
【0009】また、前記演算器は、前記積分値波形の面
積に対して1/2の割合となる磁場の値を出力すること
で、歪みの変化に対する磁場の変化を大きくとることが
できる。さらに、前記励磁器は、前記磁性体の磁化を初
期化してから励磁することで、長い磁化曲線を利用して
バルクハウゼンノイズを大きくすることができる。
積に対して1/2の割合となる磁場の値を出力すること
で、歪みの変化に対する磁場の変化を大きくとることが
できる。さらに、前記励磁器は、前記磁性体の磁化を初
期化してから励磁することで、長い磁化曲線を利用して
バルクハウゼンノイズを大きくすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お、図5と同一部材または同一機能のものは同一符号で
示している。図1は本発明の歪み検出装置に用いられる
電磁石3とピックアップコイル4の配置関係を示す斜視
図である。ヨーク1としては、珪素鋼、パーマロイ、ソ
フトフェライト等の軟質磁性材料が用いられる。ピック
アップコイル4は、空芯コイルでもよいし、軟質磁性材
料から成るコアを配置してもよい。本実施の形態におい
ては、前記ピックアップコイル4をヨーク1の中心点O
とN極又はS極との中間点に配置している。このため、
励磁のための低周波数成分信号がバルクハウゼンノイズ
に重畳して、小さな弾性歪みを検出することは困難にな
るが、高精度の製造技術を必要としない簡易な構成で塑
性変形のような比較的大きな歪みを検出するのに適す
る。
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お、図5と同一部材または同一機能のものは同一符号で
示している。図1は本発明の歪み検出装置に用いられる
電磁石3とピックアップコイル4の配置関係を示す斜視
図である。ヨーク1としては、珪素鋼、パーマロイ、ソ
フトフェライト等の軟質磁性材料が用いられる。ピック
アップコイル4は、空芯コイルでもよいし、軟質磁性材
料から成るコアを配置してもよい。本実施の形態におい
ては、前記ピックアップコイル4をヨーク1の中心点O
とN極又はS極との中間点に配置している。このため、
励磁のための低周波数成分信号がバルクハウゼンノイズ
に重畳して、小さな弾性歪みを検出することは困難にな
るが、高精度の製造技術を必要としない簡易な構成で塑
性変形のような比較的大きな歪みを検出するのに適す
る。
【0011】図2は、前記電磁石3とピックアップコイ
ル4を用いた歪み検出装置の全体概略構成を示すブロッ
ク図である。6はファンクション・ジェネレータ、7は
パワーアンプ、8はアンプ、9は周波数フィルタ、10
は積分器、11は演算装置である。図3に、本発明の歪
み検出装置の原理を説明する波形及び信号を示す。ファ
ンクション・ジェネレータ6は、まず、徐々に振幅が小
さくなる正弦波電流を発生して磁化を初期化して図3
(a)の磁化曲線の原点Oの状態にしてから、時間ととも
に直線的に増加する三角波電流を例えば75ms発生さ
せてパワーアンプ7で増幅し、励磁コイル2に供給して
ヨーク1を介して被測定物5を励磁する。被測定物5は
励磁方向に応じて磁化する。その磁化曲線を図3(a)に
示し、その部分15の拡大図を図3(b)に示す。ただ
し、本実施の形態では、原点Oからの磁化曲線を使う。
磁化された被測定物5からは漏洩磁束が漏れてきて、そ
の漏洩磁束が変化することにより(dM/dH)、ピッ
クアップコイル4には誘起電圧が発生する(図3
(c))。
ル4を用いた歪み検出装置の全体概略構成を示すブロッ
ク図である。6はファンクション・ジェネレータ、7は
パワーアンプ、8はアンプ、9は周波数フィルタ、10
は積分器、11は演算装置である。図3に、本発明の歪
み検出装置の原理を説明する波形及び信号を示す。ファ
ンクション・ジェネレータ6は、まず、徐々に振幅が小
さくなる正弦波電流を発生して磁化を初期化して図3
(a)の磁化曲線の原点Oの状態にしてから、時間ととも
に直線的に増加する三角波電流を例えば75ms発生さ
せてパワーアンプ7で増幅し、励磁コイル2に供給して
ヨーク1を介して被測定物5を励磁する。被測定物5は
励磁方向に応じて磁化する。その磁化曲線を図3(a)に
示し、その部分15の拡大図を図3(b)に示す。ただ
し、本実施の形態では、原点Oからの磁化曲線を使う。
磁化された被測定物5からは漏洩磁束が漏れてきて、そ
の漏洩磁束が変化することにより(dM/dH)、ピッ
クアップコイル4には誘起電圧が発生する(図3
(c))。
【0012】この誘起電圧の波形17は、ファンクショ
ン・ジェネレータ6による励磁周波数(1/0.075
=13Hz程度)と同じ低周波数成分16にバルクハウ
ゼンノイズが重畳されたものである。バルクハウゼンノ
イズは微小な信号であるので、アンプ8を介して増幅し
た後、周波数フィルタ9で低周波数成分16をカットす
る。これにより、バルクハウゼンノイズのみが積分器1
0に入力される。積分器10でバルクハウゼンノイズ振
幅Vの積分値MDを求める。
ン・ジェネレータ6による励磁周波数(1/0.075
=13Hz程度)と同じ低周波数成分16にバルクハウ
ゼンノイズが重畳されたものである。バルクハウゼンノ
イズは微小な信号であるので、アンプ8を介して増幅し
た後、周波数フィルタ9で低周波数成分16をカットす
る。これにより、バルクハウゼンノイズのみが積分器1
0に入力される。積分器10でバルクハウゼンノイズ振
幅Vの積分値MDを求める。
【0013】
【数1】
【0014】この積分値MDの大きさ(図3(d)縦軸)
は、ヨーク1やピックアップコイル4の被測定物5への
当て方等によりバラツキがある。しかし、積分値MDの
変化する形は、歪みによって変化するものの、ヨーク1
やピックアップコイル4の被測定物5への当て方による
バラツキがないため、この積分値MDの波形を表すパラ
メータとして、積分値MDが飽和するまでの波形の面積
中心となる中心磁場HAを用いる。
は、ヨーク1やピックアップコイル4の被測定物5への
当て方等によりバラツキがある。しかし、積分値MDの
変化する形は、歪みによって変化するものの、ヨーク1
やピックアップコイル4の被測定物5への当て方による
バラツキがないため、この積分値MDの波形を表すパラ
メータとして、積分値MDが飽和するまでの波形の面積
中心となる中心磁場HAを用いる。
【0015】
【数2】
【0016】Hs:積分値MDが飽和するときの磁場 この中心磁場HAは上述のように、ヨーク1やピックア
ップコイル4の被測定物5への当て方によるバラツキが
ないため、予め、被測定物5の歪みとこの中心磁場HA
との関係を求めておくことにより、被測定物5の歪みを
測定することができる。
ップコイル4の被測定物5への当て方によるバラツキが
ないため、予め、被測定物5の歪みとこの中心磁場HA
との関係を求めておくことにより、被測定物5の歪みを
測定することができる。
【0017】図4は、歪み[%]に対する上記中心磁場
HA[kA/m]の測定例を示す。図からも分かるよう
に、歪みの方向と磁場の方向とが平行である平行歪みの
場合と歪みの方向と磁場の方向とが垂直である垂直歪み
の場合とでは、バルクハウゼンノイズが異なるので、変
形の方向を検出することができる利点もある。本発明は
上記実施の形態に限定されるものではない。
HA[kA/m]の測定例を示す。図からも分かるよう
に、歪みの方向と磁場の方向とが平行である平行歪みの
場合と歪みの方向と磁場の方向とが垂直である垂直歪み
の場合とでは、バルクハウゼンノイズが異なるので、変
形の方向を検出することができる利点もある。本発明は
上記実施の形態に限定されるものではない。
【0018】本発明は、塑性変形のような大きく永久的
な歪みの検出に限定するものではなく、弾性変形も検出
可能であることはいうまでもない。前記中心磁場HA
は、積分値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の
値であれば中心である必要はない。
な歪みの検出に限定するものではなく、弾性変形も検出
可能であることはいうまでもない。前記中心磁場HA
は、積分値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の
値であれば中心である必要はない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、バルクハウゼンノイズの積分値が飽和するまでの積
分値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の値は被
測定物の歪みに特有の値として評価が可能であり、測定
バラツキによる影響を受けず安定した測定が可能とな
る。
ば、バルクハウゼンノイズの積分値が飽和するまでの積
分値波形の面積に対して所定の割合となる磁場の値は被
測定物の歪みに特有の値として評価が可能であり、測定
バラツキによる影響を受けず安定した測定が可能とな
る。
【図1】本発明の歪み検出装置の実施の形態を示す斜視
的説明図である。
的説明図である。
【図2】本実施の形態の全体構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図3】本実施の形態の原理を説明する波形及び信号を
示す図である。
示す図である。
【図4】本実施の形態による歪み測定例を示すグラフで
ある。
ある。
【図5】従来の歪み検出装置を示す図である。
【図6】従来の歪み検出装置の磁場とピックアップコイ
ル出力の関係を示すグラフである。
ル出力の関係を示すグラフである。
1 ヨーク 2 励磁コイル 3 電磁石 4 ピックアップコイル 5 被測定物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA25 BA17 BB05 BC03 BD11 CA09 DA01 DA05 DC08 DD02 GA01 GA33 LA06 LA11 LA13 2G053 AA20 AB20 BA21 BB11 BC18 CA03 CB21
Claims (3)
- 【請求項1】 磁性体の表面に両脚部を当てて、励磁電
流に応じて前記磁性体を励磁するU字型の電磁石と、該
電磁石を励磁する励磁器と、前記両脚部間に位置し前記
磁性体からの漏洩磁束を検出する磁束検出器と、該磁束
検出器の出力信号からバルクハウゼンノイズ成分を抽出
し積分する積分器と、該積分器出力の積分値が飽和する
までの積分値波形の面積に対して所定の割合となる磁場
の値を出力する演算器と、を備えることを特徴とする歪
み検出装置。 - 【請求項2】 前記演算器は、前記積分値波形の面積に
対して1/2の割合となる磁場の値を出力することを特
徴とする請求項1記載の歪み検出装置。 - 【請求項3】 前記励磁器は、前記磁性体の磁化を初期
化してから励磁することを特徴とする請求項1記載の歪
み検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11059349A JP2000258259A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 歪み検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11059349A JP2000258259A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 歪み検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000258259A true JP2000258259A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13110733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11059349A Pending JP2000258259A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 歪み検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000258259A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016540964A (ja) * | 2013-10-15 | 2016-12-28 | バイエルン エンジニアリング ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | センサ信号から測定結果を取得する方法 |
CN106290549A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 中国特种设备检测研究院 | 磁声多参数无损检测方法和装置 |
CN109709204A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 北方民族大学 | 基于多磁参数提取的铁磁材料塑性变形检测方法 |
-
1999
- 1999-03-05 JP JP11059349A patent/JP2000258259A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016540964A (ja) * | 2013-10-15 | 2016-12-28 | バイエルン エンジニアリング ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | センサ信号から測定結果を取得する方法 |
CN106290549A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 中国特种设备检测研究院 | 磁声多参数无损检测方法和装置 |
CN109709204A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 北方民族大学 | 基于多磁参数提取的铁磁材料塑性变形检测方法 |
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