センサ、検査装置、および検査方法
【課題】より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出する。
【解決手段】センサ１１は、励磁コイル７１と検出コイル７２からなる。励磁コイル７１は、被検体１３の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。検出コイル７２は、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。センサ１１は、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。被検体１３の錆の有無を判定するための電磁気特性を検出する。
【解決手段】センサ１１は、励磁コイル７１と検出コイル７２からなる。励磁コイル７１は、被検体１３の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。検出コイル７２は、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。センサ１１は、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。被検体１３の錆の有無を判定するための電磁気特性を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ、検査装置、および検査方法に関し、特に、金属からなる被検体の良否を検査するためのセンサ、検査装置、および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋を支えるワイヤーロープの腐食を検査するために渦流試験が用いられている。渦流試験は、検査の対象となる被検体に、その被検体を介して電磁結合される２つのコイルを装着して、一方のコイルに交流電圧を印加することで、交流電流を流して、２つのコイルの電圧と電流とから、被検体の腐食や傷などの有無を検査するものである。従来、橋を支えるワイヤーロープを検査する場合、ワイヤーロープ毎に、ソレノイドコイルである２つのコイルをワイヤーロープの側面にいちいち巻き付けて、渦流試験を行っていた。複数のワイヤーロープを検査する場合には、ワイヤーロープに既に巻き付けた２つのソレノイドコイルを巻きほどいて、次のワイヤーロープの側面に巻き付けなければならない。
【０００３】
従来、可撓性基板に設けたそれぞれ独立した複数本の配線からなる配線パターンおよび前記可撓性基板の両端部に設けた接続部ならびに前記複数本の配線の両端にそれぞれ接続されるとともに前記接続部にそれぞれ接続された接続端子を有する探傷用検査コイル素子と、非磁性体材料を用いて中空円筒状に構成され、コイルボビンの外径を２Ｒとしたときのコイルボビンの厚みがＲ／π以上であるコイル巻きつけ部を有し、縦に２分割可能とされたコイルボビンとを有し、コイルボビンを測定対象に装着した後探傷用検査コイル素子をコイルボビンに巻き付けて両接続部を接続具により接続して渦流探傷センサを構成するようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、渦流試験に際して、所定の起磁力が必要なので、ある程度の電流を流すために比較的太さのある銅線が、コイルの巻き線として、２５０乃至５００回程度巻き付けられる。ワイヤーロープ毎に、２つのコイルをいちいち巻き付けると、その作業だけで、数時間を要し、効率的に、被検体の腐食の有無を検査することはできなかった。例えば、橋を支えるワイヤーロープを検査する場合、巻き付けの作業には、１時間以上の時間が必要とされる。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術を採用したとしても、コイルのターン数だけ接点が生じることになり、その接点において接触抵抗が生じることになり、磁界を生じさせるための励磁電流を増やすことが困難であり、また、電圧および電流に歪みが生じてしまい、被検体の腐食の有無を正確に検査することは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出するか、被検体の良否を判定することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面のコイルは、金属からなる長尺物である被検体の検査に用いるセンサであって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを備え、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている。
【０００９】
前記励磁コイルを対向するサドル型コイルとし、前記検出コイルを対向するサドル型コイルとし、前記被検体の周を囲む様に前記被検体に装着された場合、前記検出コイルを、前記励磁コイルと前記被検体との間に配置することができる。
【００１０】
前記励磁コイルおよび前記検出コイルを、１つのコアに巻かれたトロイダル型コイルとし、前記コアを、分割可能とすることができる。
【００１１】
本発明の第１の側面においては、巻きほどくことなく着脱自在の励磁コイルおよび検出コイルを、被検体の周を囲むように装着し、また取り外せ、被検体に装着された励磁コイルが、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせ、被検体に装着された検出コイルが、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００１２】
本発明の第２の側面の検査装置は、金属からなる長尺物である被検体を検査する検査装置であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサと、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源と、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段とを備える。
【００１３】
前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値、および前記被検体の良否を判定するための閾値を記憶する記憶手段をさらに設け、前記判定手段には、前記記憶手段に記憶されている、前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値並びに前記閾値と、前記被検体についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値とから、前記被検体の良否を判定させることができる。
【００１４】
本発明の第２の側面の検査方法は、金属からなる長尺物である被検体を検査する検査方法であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサを、前記被検体の周を囲むように装着し、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定するステップを含む。
【００１５】
本発明の第２の側面においては、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とされているセンサが、被検体の周を囲むように装着され、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流が供給され、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否が判定される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の第１の側面によれば、被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。また、本発明の第１の側面によれば、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によれば、被検体の良否を判定することができる。また、本発明の第２の側面によれば、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態の検査装置１の構成の例を示すブロック図である。
【図２】サドル型コイルのセンサ１１の正面図である。
【図３】サドル型コイルのセンサ１１の側面図である。
【図４】サドル型コイルのセンサ１１の上面図である。
【図５】サドル型コイルのセンサ１１の断面図である。
【図６】サドル型コイルのセンサ１１の斜視図である。
【図７】サドル型コイルのセンサ１１の組立図である。
【図８】励磁コイル７１の個々のサドル型コイルの巻き線を説明する図である。
【図９】励磁コイル７１および検出コイル７２の巻き線と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。
【図１０】被検体１３の良否の判定について説明する図である。
【図１１】検査装置１による検査の手順を説明するフローチャートである。
【図１２】トロイダル型コイルのセンサ１１の正面図である。
【図１３】トロイダル型コイルのセンサ１１の上面図である。
【図１４】トロイダル型コイルのセンサ１１の斜視図である。
【図１５】トロイダル型コイルのセンサ１１の断面図である。
【図１６】トロイダル型コイルのセンサ１１の断面の拡大図である。
【図１７】励磁コイル９１の巻き線と、コア９４と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２０】
本発明の第１の側面のセンサは、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）の検査に用いるセンサ（例えば、図１のセンサ１１）であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とを備え、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている。
【００２１】
本発明の第２の側面の検査装置は、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）を検査する検査装置（例えば、図１の検査装置１）であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサ（例えば、図１のセンサ１１）と、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源（例えば、図１の交流電源３１）と、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段（例えば、図１の判定部３５）とを備える。
【００２２】
本発明の第２の側面の検査方法は、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）を検査する検査方法であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサ（例えば、図１のセンサ１１）を、前記被検体の周を囲むように装着し（例えば、図１１のステップＳ２０の手順）、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し（例えば、図１１のステップＳ２１の手順）、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する（例えば、図１１のステップＳ２５の手順）ステップを含む。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態の検査装置１の構成の例を示すブロック図である。検査装置１は、センサ１１および測定部１２からなり、検査の対象となる被検体１３の良否を検査する。ここで、被検体１３は、金属からなる長尺物、すなわち、周長に対して、長さ方向に長い物である。例えば、被検体１３は、ワイヤーロープ、金属製の棒、管、線、若しくは柱などである。
【００２４】
また、被検体１３の良否とは、規格または基準を満たすか否かである。より具体的には、被検体１３の良否とは、錆、要求される強度、傷、若しくは欠陥の有無、または要求される材質であるか否かなどである。
【００２５】
以下、ワイヤーロープである被検体１３の錆の有無を検出する場合を例に説明する。
【００２６】
センサ１１は、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされ、被検体１３の周を囲むように装着される。センサ１１は、被検体１３の内部に、被検体１３の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせ、生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を出力する。センサ１１の詳細は後述する。測定部１２は、センサ１１に磁界を生じさせるための電流を供給し、センサ１１に流れる電流の電流値を用いて、被検体１３の良否を判定する。すなわち、この場合、測定部１２は、被検体１３の錆の有無を判定し、錆の有無を検出する。より詳細には、測定部１２は、被検体１３の錆（腐食）の程度を入力し、指示された判定程度により錆度合いで判定することが可能である。
【００２７】
測定部１２は、交流電源３１、負荷３２、負荷３３、負荷３４、判定部３５、基準値記憶部３６、測定結果記憶部３７、およびインタフェース３８からなる。交流電源３１は、センサ１１の後述する励磁コイルに接続される。交流電源３１は、判定部３５からの指示に応じて、センサ１１に、所定の周波数の交流の電圧を印加し、磁界を生じさせるための交流の電流を供給する。交流電源３１がセンサ１１に印加する電圧は、リミッタ５１にも供給される。
【００２８】
負荷３２は、センサ１１の励磁コイルに流れる電流の電流値を検出するための負荷であり、センサ１１の励磁コイルと交流電源３１とに直列に接続される。負荷３２の両端の電圧の電圧値は、センサ１１の励磁コイルに流れる電流の電流値を示し、その電圧は、リミッタ５１に供給される。
【００２９】
負荷３３は、センサ１１の後述する検出コイルに接続される。負荷３３は、センサ１１の検出コイルのインピーダンスとマッチングをとった所定のインピーダンスとされる。
【００３０】
負荷３４は、センサ１１の検出コイルに流れる電流の電流値を検出するための負荷であり、センサ１１の検出コイルと負荷３３とに直列に接続される。負荷３４の両端の電圧の電圧値は、センサ１１の検出コイルに流れる電流の電流値を示し、その電圧は、リミッタ５１に供給される。
【００３１】
判定部３５は、センサ１１の励磁コイルに印加される電圧の電圧値、センサ１１の検出コイルから出力される電圧の電圧値、並びにセンサ１１の励磁コイルおよびセンサ１１の検出コイルのそれぞれの電流の電流値を用いて、被検体１３の良否を判定する。なお、少なくとも、センサ１１の励磁コイルおよびセンサ１１の検出コイルのそれぞれの電流の電流値を用いることで、被検体１３の良否を判定することができる。より正確に、被検体１３の良否を判定するために、電流値に加えて、電圧値を用いることができる。
【００３２】
判定部３５は、リミッタ５１、アナログデジタル変換器５２、およびCPU（Central Processing Unit）５３からなる。リミッタ５１は、センサ１１からの電圧を受け、入力された電圧が予め設定した範囲内にある場合、入力された電圧に対して線形な電圧をアナログデジタル変換器５２に供給し、入力された電圧が設定した範囲を超えた場合、その設定値以上にならないように出力する電圧を抑制し、アナログデジタル変換器５２に設定値の電圧を供給する。また、リミッタ５１は、負荷３２の両端の電圧および負荷３４の両端の電圧を受け、入力された電圧が予め設定した範囲内にある場合、入力された電圧に対して線形な電圧をアナログデジタル変換器５２に供給し、入力された電圧が設定した範囲を超えた場合、その設定値以上にならないように出力する電圧を抑制し、アナログデジタル変換器５２に設定値の電圧を供給する。これにより、ノイズ成分などを取り除くことができる。
【００３３】
アナログデジタル変換器５２は、アナログの信号である、リミッタ５１から供給された電圧をデジタル信号に変換して、CPU５３に供給する。すなわち、アナログデジタル変換器５２は、電圧値または電流値を示すデジタル信号をCPU５３に供給する。
【００３４】
CPU５３は、汎用のCPU、ROM（Read Only Memory）やRAM（Random Access Memory）などを内蔵する組み込み型のMPU（Micro Processing Unit）、または専用のプロセッサなどからなり、内部または外部のメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、アナログデジタル変換器５２から供給されたデジタル信号を用いて、被検体１３の良否を判定するなど、各種の処理を行う。より詳細には、CPU５３は、基準値記憶部３６に予め記憶されている、被検体１３に対応する良品の測定結果（測定結果には、被検体に対応する良品についての励磁コイルおよび検出コイルの電流値（ベクトル値）などが含まれる）、および閾値と、アナログデジタル変換器５２から供給されたデジタル信号とから、被検体１３が錆びているか否かを判定する。CPU５３は、被検体１３が錆びているか否かの判定の結果を示す情報を計測結果記憶部３７に記憶させるか、または有線または無線による通信のインタフェースであるインタフェース３８を介して、判定の結果を示す情報を外部に送信する。
【００３５】
基準値記憶部３６および計測結果記憶部３７は、それぞれ、揮発性メモリまたはフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリなどからなる。基準値記憶部３６は、被検体１３に対応する良品の測定結果、および被検体１３の良否を判定するための閾値などを予め記憶する。計測結果記憶部３７は、CPU５３から供給された、被検体１３が錆びているか否かの判定の結果を示す情報を記憶する。
【００３６】
次に、図２乃至図９を参照して、センサ１１の例の詳細を説明する。図２、図３、および図４は、それぞれ、センサ１１の構成を示す正面図、側面図、および上面図である。図５は、図３に示される断面Ａにおける断面図である。図６は、センサ１１の構成を示す斜視図であり、図７は、組立図である。
【００３７】
センサ１１は、励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、蝶番７４、および保護板７５からなる。励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、および保護板７５は、それぞれ、一対の対称の部品が対向するように構成され、蝶番７４によって、図２、図３、または図５に示される平面Ｂから、図２または図５中の上下に開閉自在に結合され、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。
【００３８】
励磁コイル７１は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、被検体１３の周を囲む、電気的に接続されている、対向するサドル型コイルからなる。励磁コイル７１は、交流電源３１および負荷３２に接続され、交流電源３１から交流の電圧が印加されて、交流の電流が供給されると、装着されている被検体１３の内部に、被検体１３の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。
【００３９】
検出コイル７２は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、被検体１３の周を囲む、電気的に接続されている、対向するサドル型コイルからなる。検出コイル７２は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、励磁コイル７１と被検体１３との間に配置される。検出コイル７２は、負荷３３および負荷３４に接続され、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００４０】
コア７３は、いわゆる鉄芯であり、フェライトやパーマロイ、または鉄材などの損失の少ない高透磁率の素材からなり、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束を通過させて、これにより、被検体１３の内部に、より強い磁界を生じさせる。センサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、コア７３は励磁コイル７１の外側に配置され、２つの部分からなるコア７３の対向する両端が隙間無く接触するようにコア７３は形成されている。
【００４１】
保護板７５は、摩擦抵抗が少なく、摩擦による摩耗の少ない、例えば、ポリカーボネートやエンジニアリングプラスチックなどの樹脂や繊維強化樹脂などの非磁性材料からなる。保護板７５は、金属からなる長尺物である被検体１３に対して、センサ１１を移動させた場合、被検体１３との摩擦による励磁コイル７１および検出コイル７２の損傷を防止する。
【００４２】
センサ１１の構成をより詳細に説明すると、保護板７５は、２つの略半円筒の部分からなり、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、被検体１３の側面に対して所定の隙間ができる略円筒形となるように形成されている。
【００４３】
検出コイル７２および励磁コイル７１は、銅線やアルミニウム線などからなる巻き線に樹脂を含浸させて、その樹脂を熱、紫外線、または硬化剤などにより硬化させて、以下に説明する形状に成形される。
【００４４】
上述のように、検出コイル７２は、電気的に接続されている、２つの対向するサドル型コイルからなる。検出コイル７２は、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、略円筒形となり、保護板７５の外側に配置される。
【００４５】
検出コイル７２は、被検体１３の内部の磁界による磁束の変化に応じた起電力を生じさせる巻線部と、磁束の変化に応じた起電力を生じさせないベンドアップ部とからなる。検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの巻線部は、保護板７５の外側に密着するように略円筒側面状に形成されている。図７に示されるように、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれにおいて、巻線部は２つに分かれることになる。
【００４６】
また、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれのベンドアップ部は、略円筒側面状に形成されている巻線部の側面の両側の略半円形の端部において、被検体１３の長さ方向に対して鉛直の扇型とされ、後述する、励磁コイル７１のベンドアップ部を挟むように形成される。
【００４７】
励磁コイル７１は、電気的に接続されている、２つの対向するサドル型コイルからなる。励磁コイル７１は、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、略円筒形となり、検出コイル７２の外側に配置される。
【００４８】
励磁コイル７１は、被検体１３の内部の磁界の生成に寄与する巻線部と、被検体１３の内部の磁界の生成に寄与しないベンドアップ部とからなる。励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの巻線部は、検出コイル７２の巻線部の外側に密着するように略円筒側面状に形成されている。図７に示されるように、励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれにおいて、巻線部は２つに分かれることになる。励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの２つの巻線部の幅（被検体１３の長さ方向と直角の周の方向の長さ）は、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの２つの巻線部の幅と同じとされ、励磁コイル７１の巻線部と検出コイル７２の巻線部とが重なるようになされている。
【００４９】
また、励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれのベンドアップ部は、略円筒側面状に形成されている巻線部の側面の両側の略半円形の端部において、励磁コイル７１の巻線部に比較して、より厚く形成され、コア７３を挟むように形成される。コア７３は、励磁コイル７１の巻線部に密着するとともに、励磁コイル７１の巻線部の外側を一周するように形成される。
【００５０】
このように、検出コイル７２の巻線部が略円筒形に形成され、励磁コイル７１の巻線部が検出コイル７２の巻線部に密着するように略円筒形に形成され、コア７３が励磁コイル７１の巻線部に密着し、一周するように形成されるので、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができる。
【００５１】
センサ１１にサドル型コイルを採用した場合、漏れ磁束がほとんど生じないので、後述するトロイダル型コイルを採用する場合に比較して、磁場の強さが同じであっても、磁束密度が概ね１０乃至２０％高くなる。
【００５２】
検出コイル７２の巻線部が、励磁コイル７１の巻線部とベンドアップ部とに接することになるので、検出コイル７２は、より正確にかつより確実に、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせることができる。
【００５３】
また、励磁コイル７１のベンドアップ部が、コア７３を挟み、また、検出コイル７２のベンドアップ部が、励磁コイル７１のベンドアップ部を挟むように形成されるので、励磁コイル７１のベンドアップ部と検出コイル７２のベンドアップ部とが、検出コイル７２の巻線部と励磁コイル７１の巻線部とコア７３との密着を妨げることがなくなり、これによっても、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができるようになる。
【００５４】
それぞれ対向するように構成されている励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、および保護板７５の部分のうち、対向するうちの一方の部分が一体とされ、対向するうちの他方の部分が一体とされ、蝶番７４によって、その２つの部分が、開閉自在に結合されている。従って、センサ１１は、いちいち巻きほどくことなく、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、被検体１３に自在に着脱できる。
【００５５】
なお、センサ１１は、蝶番７４によって開閉自在とすることで、被検体１３に自在に着脱できると説明したが、これに限らず、ボルトやプレート、またはクリップやベルトなどを用いることにより、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよい。
【００５６】
図８は、励磁コイル７１の個々のサドル型コイルの巻き線を説明する図である。励磁コイル７１のそれぞれのサドル型コイルにおいて、図８の矢印で示されるように、巻線部とベンドアップ部との内側から外側に巻き線が巻き取られて、樹脂が含浸され、樹脂が硬化させられる。なお、検出コイル７２のそれぞれのサドル型コイルにおいても、励磁コイル７１のそれぞれのサドル型コイルの巻き線と同様に、巻線部とベンドアップ部との内側から外側に巻き線が巻き取られて、樹脂が含浸され、樹脂が硬化させられる。
【００５７】
図９は、励磁コイル７１および検出コイル７２の巻き線と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。センサ１１は、図９中の平面Ｂから、図９中の上下に開閉自在に結合される。励磁コイル７１に電流が流れると、励磁コイル７１は、被検体１３の長さ方向に対して略垂直方向に密度均一の磁界、いわゆるピンクッション磁界（均一磁界）を生じさせるので、被検体１３の内部には、この磁界に応じた磁束が生じることになる。検出コイル７２は、励磁コイル７１の内側に配置され、この磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００５８】
次に、被検体１３の良否の判定について説明する。
【００５９】
図１０は、被検体１３の良否の判定について説明する図である。被検体１３に錆が生じるなどすると、被検体の電磁気特性が変化する。図１０において、ｘ座標は、磁界を示し、ｙ座標は、磁束密度を示す。また、図１０において、実線は、被検体１３に対応する良品（例えば、新品の被検体１３）の磁気ヒステリシス曲線を示し、破線は、錆びている被検体１３の磁気ヒステリシス曲線を示す。図１０において、Ｃ点は、被検体１３に対応する良品の磁化の飽和点を示し、Ｄ点は、錆びている被検体１３の磁化の飽和点を示す。Ｃ点とＤ点では、磁界および磁束密度が異なる。
【００６０】
このように、被検体１３に、錆が生じたり、被検体１３の材料の組織が変化することにより被検体１３の強度が低下したりするなど、被検体１３の機械的な特性が劣化すると、透磁率や導電率などの、被検体１３の電磁気特性が変化する。例えば、図１０におけるＣ点とＤ点とが十分に離れていることにより、被検体１３が錆びていると判定できる。すなわち、被検体１３の機械的な特性が劣化すると、励磁コイル７１および検出コイル７２のインピーダンスが変化することになる。
【００６１】
測定部１２は、センサ１１の励磁コイル７１に印加される所定の周波数（基本周波数）の交流の電圧、励磁コイル７１に流れる電流、センサ１１の検出コイル７２が生じさせる電圧、および検出コイル７２に流れる電流のそれぞれの値、より具体的には、そのピーク値や位相差などから、被検体１３の良否を判定する。さらに具体的には、例えば、測定部１２は、被検体１３に対応する良品についての、励磁コイル７１に流れる電流を示すベクトルおよび検出コイル７２に流れる電流を示すベクトルと、被検体１３についての、励磁コイル７１に流れる電流を示すベクトルおよび検出コイル７２に流れる電流を示すベクトルとを比較することにより、被検体１３の良否を判定する。
【００６２】
さらに、例えば、測定部１２は、検出コイル７２に流れる電流の成分のうち、センサ１１の励磁コイル７１に印加される電圧の周波数である基本周波数の奇数倍または偶数倍の周波数の高調波の成分を、被検体１３に対応する良品における値と、被検体１３における値とを比較することにより、被検体１３の良否を判定する。
【００６３】
次に、図１１のフローチャートを参照して、検査装置１による検査の手順を説明する。ステップＳ１１において、測定者は、被検体１３に対応する基準となる良品の測定片にセンサ１１を装着する。すなわち、測定者は、センサ１１を蝶番７４によって開き、良品の測定片の周がセンサ１１に囲まれるように、良品の測定片にセンサ１１を装着する。
【００６４】
ステップＳ１２において、検査装置１の測定部１２は、測定者からの指示に応じて、センサ１１に装着された良品の測定片を測定する。すなわち、ステップＳ１２において、判定部３５のCPU５３は、交流電源３１に信号を供給することにより、所定の期間、交流電源３１に所定の周波数の交流の電圧をセンサ１１の励磁コイル７１に対して印加させ、励磁コイル７１に交流の電流を供給させる。このとき、CPU５３は、交流電源３１から励磁コイル７１に所定の周波数の交流の電圧が印加され、交流の電流が供給されている期間において、アナログデジタル変換器５２から供給されるデジタル信号を取得することにより、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流のそれぞれの値を取得する。CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値を取得する。例えば、測定値は、励磁コイル７１に流れる電流を基準とした、検出コイル７２に流れる電流を示すベクトル値である。
【００６５】
ステップＳ１３において、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値を基準値記憶部３６に記憶させる。ステップＳ１４において、測定者は、ステップＳ１１と同様に、被検体１３に対応する基準となる腐食している測定片にセンサ１１を装着する。ステップＳ１５において、検査装置１の測定部１２は、ステップＳ１２と同様に、測定者からの指示に応じて、センサ１１に装着された腐食している測定片を測定する。ステップＳ１６において、CPU５３は、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値を基準値記憶部３６に記憶させる。
【００６６】
ステップＳ１７において、測定者は、腐食している他の測定片があるか否かを判定し、腐食している他の測定片があると判定された場合、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６の処理を繰り返す。ステップＳ１７において、腐食している他の測定片がないと判定された場合、手順はステップＳ１８に進み、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とから、腐食の判定の閾値を決定する。例えば、CPU５３は、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値の平均値を算出して、その平均値と被検体１３に対応する良品の測定片の測定値との差分の半分を閾値とする。また、例えば、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とに、統計的な関数を適用することにより、腐食の判定の閾値を計算する。
【００６７】
なお、ステップＳ１８において、測定者が、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とから、腐食の判定の閾値を決定するようにしてもよい。この場合、測定者は、決定した閾値を図示せぬキーボードや入力パネルなどを操作することで、測定部１２に入力する。
【００６８】
ステップＳ１９において、CPU５３は、腐食の判定の閾値を基準値記憶部３６に記憶させる。
【００６９】
ステップＳ２０において、測定者は、センサ１１を蝶番７４によって開き、被検体１３の周がセンサ１１に囲まれるように、被検体１３にセンサ１１を装着する。ステップＳ２１において、判定部３５のCPU５３は、測定者からの指示に応じて、交流電源３１に信号を供給することにより、所定の期間、交流電源３１に所定の周波数の交流の電圧をセンサ１１の励磁コイル７１に対して印加させ、励磁コイル７１に交流の電流を供給する。
【００７０】
ステップＳ２２において、測定部１２は、被検体１３を測定する。すなわち、CPU５３は、交流電源３１から励磁コイル７１に所定の周波数の交流の電圧が印加され、交流の電流が供給されている期間において、アナログデジタル変換器５２から供給されるデジタル信号を取得することにより、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流のそれぞれの値を取得する。そして、CPU５３は、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流の値から、被検体１３の測定値を取得する。
【００７１】
ステップＳ２３において、CPU５３は、被検体１３の測定値を計測結果記憶部３７に記憶させる。
【００７２】
ステップＳ２４において、CPU５３は、基準値記憶部３６に記憶されている、基準となる良品の測定片の測定値と、被検体１３の測定値との差分を求める。ステップＳ２５において、CPU５３は、ステップＳ２４の手順で求めた差分と、基準値記憶部３６に記憶されている閾値とを比較することで、被検体１３が腐食しているか否かを判定する。例えば、ステップＳ２５において、CPU５３は、ステップＳ２４の手順で求めた差分が閾値を超えている場合、被検体１３が腐食していると判定し、ステップＳ２４の手順で求めた差分が閾値以下である場合、被検体１３が腐食していないと判定する。ステップＳ２６において、CPU５３は、判定の結果を計測結果記憶部３７に記憶させ、検査は終了する。
【００７３】
以上において、腐食の検出を例に説明したが、同様に、要求される強度、傷、若しくは欠陥の有無、または要求される材質であるか否かなど被検体１３の良否を検査することができる。
【００７４】
なお、被検体１３の測定値と直接比較するための閾値を求めて、その閾値と被検体１３の測定値とを比較することで、被検体１３が腐食しているか否かを判定するようにしてもよい。
【００７５】
また、ステップＳ２６において、CPU５３は、判定の結果をインタフェース３８を介して外部に送信するようにしても良く、また、ステップＳ２６の後に、CPU５３は、計測結果記憶部３７に記憶されている判定の結果をインタフェース３８を介して外部に送信するようにしても良い。
【００７６】
さらにまた、センサ１１を、トロイダル型コイルとすることもできる。
【００７７】
次に、図１２乃至図１７を参照して、トロイダル型コイルのセンサ１１の例の詳細を説明する。図１２、図１３、および図１４は、それぞれ、トロイダル型コイルのセンサ１１の構成を示す正面図、上面図、および斜視図である。図１５は、図１２に示される断面Ｅにおける断面図である。図１６は、図１５に示される領域Ｆの断面の拡大図である。
【００７８】
トロイダル型コイルのセンサ１１は、励磁コイル９１、検出コイル９２、保護用樹脂材９３、コア９４、および保護板９５からなる。励磁コイル９１、検出コイル９２、保護用樹脂材９３、コア９４、および保護板９５は、それぞれ、一対の対称の部品が対向するように構成され、図１２乃至図１４に示される平面Ｇから、図１２または図１３中の左右に開閉自在に結合され、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。
【００７９】
励磁コイル９１は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの周に巻かれている２つのトロイダル型コイルであって、電気的に接続されているトロイダル型コイルからなる。励磁コイル９１は、交流電源３１および負荷３２に接続され、交流電源３１から交流の電圧が印加されて、交流の電流が供給されると、装着されている被検体１３の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。
【００８０】
検出コイル９２は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの周に、励磁コイル９１と同芯に巻かれている２つのトロイダル型コイルであって、電気的に接続されているトロイダル型コイルからなる。検出コイル９２は、励磁コイル９１の下層に巻かれる（コア９４に検出コイル９２が巻かれて、その上に、励磁コイル９１が巻かれる）。なお、コア９４に励磁コイル９１が巻かれて、その上に、検出コイル９２が巻かれるようにしてもよい。検出コイル９２は、負荷３３および負荷３４に接続され、励磁コイル９１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００８１】
検出コイル９２および励磁コイル９１は、銅線やアルミニウム線などからなる巻き線をコア９４に巻いた上で、樹脂を含浸させて、その樹脂を熱、紫外線、または硬化剤などにより硬化させて成形される。
【００８２】
保護用樹脂材９３は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの側面を覆うように設けられる。保護用樹脂材９３は、プラスチックなどの非磁性材料からなり、コア９４に検出コイル９２の巻き線が巻かれるときに、コア９４と検出コイル９２の巻き線とが直接接触するのを防止して、コア９４と検出コイル９２の巻き線の損傷をなくす。
【００８３】
コア９４は、いわゆる鉄芯であり、対称の２つの半環状の部分からなり、センサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、２つの半環状の部分からなるコア９４の対向する両端が隙間無く接触し、被検体１３の周を囲む１つの環状となるように形成されている。コア９４は、フェライトやパーマロイ、または鉄材などの損失の少ない高透磁率の素材からなり、励磁コイル９１により生じた磁界による磁束を通過させて、これにより、被検体１３の内部に、より強い磁界を生じさせる。
【００８４】
保護板９５は、摩擦抵抗が少なく、摩擦による摩耗の少ない、例えば、ポリカーボネートやエンジニアリングプラスチックなどの樹脂や繊維強化樹脂などの非磁性材料からなる。保護板９５は、励磁コイル９１から被検体１３側に突出し、励磁コイル９１が被検体１３に接触しないようにする。これにより、金属からなる長尺物である被検体１３に対して、センサ１１を移動させた場合、被検体１３との摩擦による励磁コイル９１の損傷が防止される。
【００８５】
なお、トロイダル型コイルのセンサ１１は、図２乃至図８に示されるサドル型コイルのセンサ１１と同様に、蝶番によってコア９４を開閉自在とすることで、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよく、また、ネジやプレート、またはクリップやベルトなどを用いることにより、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよい。
【００８６】
図１７は、励磁コイル９１の巻き線と、コア９４と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。トロイダル型コイルのセンサ１１は、図１７中の平面Ｇから、図１７中の左右に開閉自在とされる。図１７に示されるように、コア９４の対称の２つの半環状の部分のそれぞれに巻かれる、励磁コイル９１を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれは、互いに逆巻きとされる。例えば、図１７中の右側のコア９４の半環状の部分に巻かれる励磁コイル９１を構成するトロイダル型コイルは、被検体１３側が手前向きとなり、外側が奥向きとなるように巻かれ、図１７中の左側のコア９４の半環状の部分に巻かれる励磁コイル９１を構成するトロイダル型コイルは、被検体１３側が奥向きとなり、外側が手前向きとなるように巻かれる。
【００８７】
励磁コイル９１に電流が流れると、励磁コイル９１は、被検体１３の長さ方向に対して略垂直方向に密度均一の磁界、いわゆるピンクッション磁界（均一磁界）を生じさせるので、被検体１３の内部には、この磁界に応じた磁束が生じることになる。励磁コイル９１においては、被検体１３側の巻き線であって、同じ向きに巻かれた巻き線の間に、被検体１３の内部を通る磁束を生じさせる磁界が生じる。
【００８８】
検出コイル９２は、励磁コイル９１と同芯にコア９４に巻かれるので、この磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００８９】
このように、トロイダル型コイルのセンサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、コア９４が被検体１３の周を囲む１つの環状となり、励磁コイル９１と検出コイル９２がコア９４に同芯に巻かれるので、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができるようになる。
【００９０】
コア９４の対称の２つの半環状の部分のそれぞれに、励磁コイル９１を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれが巻かれ、また、検出コイル９２を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれが巻かれ、コア９４の対称の２つの半環状の部分が開閉自在とされる。従って、トロイダル型コイルのセンサ１１は、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に自在に着脱できる。
【００９１】
以上のように、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせて、被検体の電磁気特性を検出することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせるので、被検体がワイヤーロープなどであり、端部において金属製のスリーブなどによりかしめられている場合であっても、スリーブによる電磁気的な影響を受けることがなく、スリーブに近接している部位についても正確に良否を判定することができる。
【００９２】
なお、センサ１１には、交流の電圧に限らず、ステップ状の電圧、パルス状の電圧など、所望の過渡的な電圧を印加するようにしてもよい。さらに、電圧値や電流値に統計的な処理を適用したり、周波数分析を適用したりすることにより、被検体１３の良否を判定するようにしてもよい。
【００９３】
このように、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを設けるようにした場合には、被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを設け、被検体の周を囲むか、被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とするようにした場合には、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。
【００９４】
また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサを、被検体の周を囲むように装着し、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流を供給し、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否を判定するようにした場合には、被検体の良否を判定することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とされているセンサを、被検体の周を囲むように装着し、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流を供給し、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否を判定するようにした場合には、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定することができる。
【００９５】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ センサ， １２ 測定部， ３１ 交流電源， ３２ 負荷， ３３ 負荷， ３４ 負荷， ３５ 判定部， ３６ 基準値記憶部， ３７ 測定結果記憶部， ３８ インタフェース， ５１ リミッタ， ５２ アナログデジタル変換器， ５３ CPU， ７１ 励磁コイル， ７２ 検出コイル， ７３ コア， ７４ 蝶番， ７５ 保護板， ９１ 励磁コイル， ９２ 検出コイル， ９３ 保護用樹脂材， ９４ コア， ９５ 保護板
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ、検査装置、および検査方法に関し、特に、金属からなる被検体の良否を検査するためのセンサ、検査装置、および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋を支えるワイヤーロープの腐食を検査するために渦流試験が用いられている。渦流試験は、検査の対象となる被検体に、その被検体を介して電磁結合される２つのコイルを装着して、一方のコイルに交流電圧を印加することで、交流電流を流して、２つのコイルの電圧と電流とから、被検体の腐食や傷などの有無を検査するものである。従来、橋を支えるワイヤーロープを検査する場合、ワイヤーロープ毎に、ソレノイドコイルである２つのコイルをワイヤーロープの側面にいちいち巻き付けて、渦流試験を行っていた。複数のワイヤーロープを検査する場合には、ワイヤーロープに既に巻き付けた２つのソレノイドコイルを巻きほどいて、次のワイヤーロープの側面に巻き付けなければならない。
【０００３】
従来、可撓性基板に設けたそれぞれ独立した複数本の配線からなる配線パターンおよび前記可撓性基板の両端部に設けた接続部ならびに前記複数本の配線の両端にそれぞれ接続されるとともに前記接続部にそれぞれ接続された接続端子を有する探傷用検査コイル素子と、非磁性体材料を用いて中空円筒状に構成され、コイルボビンの外径を２Ｒとしたときのコイルボビンの厚みがＲ／π以上であるコイル巻きつけ部を有し、縦に２分割可能とされたコイルボビンとを有し、コイルボビンを測定対象に装着した後探傷用検査コイル素子をコイルボビンに巻き付けて両接続部を接続具により接続して渦流探傷センサを構成するようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、渦流試験に際して、所定の起磁力が必要なので、ある程度の電流を流すために比較的太さのある銅線が、コイルの巻き線として、２５０乃至５００回程度巻き付けられる。ワイヤーロープ毎に、２つのコイルをいちいち巻き付けると、その作業だけで、数時間を要し、効率的に、被検体の腐食の有無を検査することはできなかった。例えば、橋を支えるワイヤーロープを検査する場合、巻き付けの作業には、１時間以上の時間が必要とされる。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術を採用したとしても、コイルのターン数だけ接点が生じることになり、その接点において接触抵抗が生じることになり、磁界を生じさせるための励磁電流を増やすことが困難であり、また、電圧および電流に歪みが生じてしまい、被検体の腐食の有無を正確に検査することは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出するか、被検体の良否を判定することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面のコイルは、金属からなる長尺物である被検体の検査に用いるセンサであって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを備え、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている。
【０００９】
前記励磁コイルを対向するサドル型コイルとし、前記検出コイルを対向するサドル型コイルとし、前記被検体の周を囲む様に前記被検体に装着された場合、前記検出コイルを、前記励磁コイルと前記被検体との間に配置することができる。
【００１０】
前記励磁コイルおよび前記検出コイルを、１つのコアに巻かれたトロイダル型コイルとし、前記コアを、分割可能とすることができる。
【００１１】
本発明の第１の側面においては、巻きほどくことなく着脱自在の励磁コイルおよび検出コイルを、被検体の周を囲むように装着し、また取り外せ、被検体に装着された励磁コイルが、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせ、被検体に装着された検出コイルが、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００１２】
本発明の第２の側面の検査装置は、金属からなる長尺物である被検体を検査する検査装置であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサと、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源と、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段とを備える。
【００１３】
前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値、および前記被検体の良否を判定するための閾値を記憶する記憶手段をさらに設け、前記判定手段には、前記記憶手段に記憶されている、前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値並びに前記閾値と、前記被検体についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値とから、前記被検体の良否を判定させることができる。
【００１４】
本発明の第２の側面の検査方法は、金属からなる長尺物である被検体を検査する検査方法であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサを、前記被検体の周を囲むように装着し、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定するステップを含む。
【００１５】
本発明の第２の側面においては、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とされているセンサが、被検体の周を囲むように装着され、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流が供給され、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否が判定される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の第１の側面によれば、被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。また、本発明の第１の側面によれば、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。
【００１７】
本発明の第２の側面によれば、被検体の良否を判定することができる。また、本発明の第２の側面によれば、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態の検査装置１の構成の例を示すブロック図である。
【図２】サドル型コイルのセンサ１１の正面図である。
【図３】サドル型コイルのセンサ１１の側面図である。
【図４】サドル型コイルのセンサ１１の上面図である。
【図５】サドル型コイルのセンサ１１の断面図である。
【図６】サドル型コイルのセンサ１１の斜視図である。
【図７】サドル型コイルのセンサ１１の組立図である。
【図８】励磁コイル７１の個々のサドル型コイルの巻き線を説明する図である。
【図９】励磁コイル７１および検出コイル７２の巻き線と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。
【図１０】被検体１３の良否の判定について説明する図である。
【図１１】検査装置１による検査の手順を説明するフローチャートである。
【図１２】トロイダル型コイルのセンサ１１の正面図である。
【図１３】トロイダル型コイルのセンサ１１の上面図である。
【図１４】トロイダル型コイルのセンサ１１の斜視図である。
【図１５】トロイダル型コイルのセンサ１１の断面図である。
【図１６】トロイダル型コイルのセンサ１１の断面の拡大図である。
【図１７】励磁コイル９１の巻き線と、コア９４と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２０】
本発明の第１の側面のセンサは、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）の検査に用いるセンサ（例えば、図１のセンサ１１）であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とを備え、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている。
【００２１】
本発明の第２の側面の検査装置は、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）を検査する検査装置（例えば、図１の検査装置１）であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサ（例えば、図１のセンサ１１）と、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源（例えば、図１の交流電源３１）と、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段（例えば、図１の判定部３５）とを備える。
【００２２】
本発明の第２の側面の検査方法は、金属からなる長尺物である被検体（例えば、図１の被検体１３）を検査する検査方法であって、前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイル（例えば、図７の励磁コイル７１）と、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイル（例えば、図７の検出コイル７２）とからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサ（例えば、図１のセンサ１１）を、前記被検体の周を囲むように装着し（例えば、図１１のステップＳ２０の手順）、前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し（例えば、図１１のステップＳ２１の手順）、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する（例えば、図１１のステップＳ２５の手順）ステップを含む。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態の検査装置１の構成の例を示すブロック図である。検査装置１は、センサ１１および測定部１２からなり、検査の対象となる被検体１３の良否を検査する。ここで、被検体１３は、金属からなる長尺物、すなわち、周長に対して、長さ方向に長い物である。例えば、被検体１３は、ワイヤーロープ、金属製の棒、管、線、若しくは柱などである。
【００２４】
また、被検体１３の良否とは、規格または基準を満たすか否かである。より具体的には、被検体１３の良否とは、錆、要求される強度、傷、若しくは欠陥の有無、または要求される材質であるか否かなどである。
【００２５】
以下、ワイヤーロープである被検体１３の錆の有無を検出する場合を例に説明する。
【００２６】
センサ１１は、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされ、被検体１３の周を囲むように装着される。センサ１１は、被検体１３の内部に、被検体１３の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせ、生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を出力する。センサ１１の詳細は後述する。測定部１２は、センサ１１に磁界を生じさせるための電流を供給し、センサ１１に流れる電流の電流値を用いて、被検体１３の良否を判定する。すなわち、この場合、測定部１２は、被検体１３の錆の有無を判定し、錆の有無を検出する。より詳細には、測定部１２は、被検体１３の錆（腐食）の程度を入力し、指示された判定程度により錆度合いで判定することが可能である。
【００２７】
測定部１２は、交流電源３１、負荷３２、負荷３３、負荷３４、判定部３５、基準値記憶部３６、測定結果記憶部３７、およびインタフェース３８からなる。交流電源３１は、センサ１１の後述する励磁コイルに接続される。交流電源３１は、判定部３５からの指示に応じて、センサ１１に、所定の周波数の交流の電圧を印加し、磁界を生じさせるための交流の電流を供給する。交流電源３１がセンサ１１に印加する電圧は、リミッタ５１にも供給される。
【００２８】
負荷３２は、センサ１１の励磁コイルに流れる電流の電流値を検出するための負荷であり、センサ１１の励磁コイルと交流電源３１とに直列に接続される。負荷３２の両端の電圧の電圧値は、センサ１１の励磁コイルに流れる電流の電流値を示し、その電圧は、リミッタ５１に供給される。
【００２９】
負荷３３は、センサ１１の後述する検出コイルに接続される。負荷３３は、センサ１１の検出コイルのインピーダンスとマッチングをとった所定のインピーダンスとされる。
【００３０】
負荷３４は、センサ１１の検出コイルに流れる電流の電流値を検出するための負荷であり、センサ１１の検出コイルと負荷３３とに直列に接続される。負荷３４の両端の電圧の電圧値は、センサ１１の検出コイルに流れる電流の電流値を示し、その電圧は、リミッタ５１に供給される。
【００３１】
判定部３５は、センサ１１の励磁コイルに印加される電圧の電圧値、センサ１１の検出コイルから出力される電圧の電圧値、並びにセンサ１１の励磁コイルおよびセンサ１１の検出コイルのそれぞれの電流の電流値を用いて、被検体１３の良否を判定する。なお、少なくとも、センサ１１の励磁コイルおよびセンサ１１の検出コイルのそれぞれの電流の電流値を用いることで、被検体１３の良否を判定することができる。より正確に、被検体１３の良否を判定するために、電流値に加えて、電圧値を用いることができる。
【００３２】
判定部３５は、リミッタ５１、アナログデジタル変換器５２、およびCPU（Central Processing Unit）５３からなる。リミッタ５１は、センサ１１からの電圧を受け、入力された電圧が予め設定した範囲内にある場合、入力された電圧に対して線形な電圧をアナログデジタル変換器５２に供給し、入力された電圧が設定した範囲を超えた場合、その設定値以上にならないように出力する電圧を抑制し、アナログデジタル変換器５２に設定値の電圧を供給する。また、リミッタ５１は、負荷３２の両端の電圧および負荷３４の両端の電圧を受け、入力された電圧が予め設定した範囲内にある場合、入力された電圧に対して線形な電圧をアナログデジタル変換器５２に供給し、入力された電圧が設定した範囲を超えた場合、その設定値以上にならないように出力する電圧を抑制し、アナログデジタル変換器５２に設定値の電圧を供給する。これにより、ノイズ成分などを取り除くことができる。
【００３３】
アナログデジタル変換器５２は、アナログの信号である、リミッタ５１から供給された電圧をデジタル信号に変換して、CPU５３に供給する。すなわち、アナログデジタル変換器５２は、電圧値または電流値を示すデジタル信号をCPU５３に供給する。
【００３４】
CPU５３は、汎用のCPU、ROM（Read Only Memory）やRAM（Random Access Memory）などを内蔵する組み込み型のMPU（Micro Processing Unit）、または専用のプロセッサなどからなり、内部または外部のメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、アナログデジタル変換器５２から供給されたデジタル信号を用いて、被検体１３の良否を判定するなど、各種の処理を行う。より詳細には、CPU５３は、基準値記憶部３６に予め記憶されている、被検体１３に対応する良品の測定結果（測定結果には、被検体に対応する良品についての励磁コイルおよび検出コイルの電流値（ベクトル値）などが含まれる）、および閾値と、アナログデジタル変換器５２から供給されたデジタル信号とから、被検体１３が錆びているか否かを判定する。CPU５３は、被検体１３が錆びているか否かの判定の結果を示す情報を計測結果記憶部３７に記憶させるか、または有線または無線による通信のインタフェースであるインタフェース３８を介して、判定の結果を示す情報を外部に送信する。
【００３５】
基準値記憶部３６および計測結果記憶部３７は、それぞれ、揮発性メモリまたはフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリなどからなる。基準値記憶部３６は、被検体１３に対応する良品の測定結果、および被検体１３の良否を判定するための閾値などを予め記憶する。計測結果記憶部３７は、CPU５３から供給された、被検体１３が錆びているか否かの判定の結果を示す情報を記憶する。
【００３６】
次に、図２乃至図９を参照して、センサ１１の例の詳細を説明する。図２、図３、および図４は、それぞれ、センサ１１の構成を示す正面図、側面図、および上面図である。図５は、図３に示される断面Ａにおける断面図である。図６は、センサ１１の構成を示す斜視図であり、図７は、組立図である。
【００３７】
センサ１１は、励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、蝶番７４、および保護板７５からなる。励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、および保護板７５は、それぞれ、一対の対称の部品が対向するように構成され、蝶番７４によって、図２、図３、または図５に示される平面Ｂから、図２または図５中の上下に開閉自在に結合され、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。
【００３８】
励磁コイル７１は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、被検体１３の周を囲む、電気的に接続されている、対向するサドル型コイルからなる。励磁コイル７１は、交流電源３１および負荷３２に接続され、交流電源３１から交流の電圧が印加されて、交流の電流が供給されると、装着されている被検体１３の内部に、被検体１３の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。
【００３９】
検出コイル７２は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、被検体１３の周を囲む、電気的に接続されている、対向するサドル型コイルからなる。検出コイル７２は、センサ１１が被検体１３に装着された場合、励磁コイル７１と被検体１３との間に配置される。検出コイル７２は、負荷３３および負荷３４に接続され、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００４０】
コア７３は、いわゆる鉄芯であり、フェライトやパーマロイ、または鉄材などの損失の少ない高透磁率の素材からなり、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束を通過させて、これにより、被検体１３の内部に、より強い磁界を生じさせる。センサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、コア７３は励磁コイル７１の外側に配置され、２つの部分からなるコア７３の対向する両端が隙間無く接触するようにコア７３は形成されている。
【００４１】
保護板７５は、摩擦抵抗が少なく、摩擦による摩耗の少ない、例えば、ポリカーボネートやエンジニアリングプラスチックなどの樹脂や繊維強化樹脂などの非磁性材料からなる。保護板７５は、金属からなる長尺物である被検体１３に対して、センサ１１を移動させた場合、被検体１３との摩擦による励磁コイル７１および検出コイル７２の損傷を防止する。
【００４２】
センサ１１の構成をより詳細に説明すると、保護板７５は、２つの略半円筒の部分からなり、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、被検体１３の側面に対して所定の隙間ができる略円筒形となるように形成されている。
【００４３】
検出コイル７２および励磁コイル７１は、銅線やアルミニウム線などからなる巻き線に樹脂を含浸させて、その樹脂を熱、紫外線、または硬化剤などにより硬化させて、以下に説明する形状に成形される。
【００４４】
上述のように、検出コイル７２は、電気的に接続されている、２つの対向するサドル型コイルからなる。検出コイル７２は、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、略円筒形となり、保護板７５の外側に配置される。
【００４５】
検出コイル７２は、被検体１３の内部の磁界による磁束の変化に応じた起電力を生じさせる巻線部と、磁束の変化に応じた起電力を生じさせないベンドアップ部とからなる。検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの巻線部は、保護板７５の外側に密着するように略円筒側面状に形成されている。図７に示されるように、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれにおいて、巻線部は２つに分かれることになる。
【００４６】
また、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれのベンドアップ部は、略円筒側面状に形成されている巻線部の側面の両側の略半円形の端部において、被検体１３の長さ方向に対して鉛直の扇型とされ、後述する、励磁コイル７１のベンドアップ部を挟むように形成される。
【００４７】
励磁コイル７１は、電気的に接続されている、２つの対向するサドル型コイルからなる。励磁コイル７１は、センサ１１がワイヤーロープである被検体１３に装着された場合、略円筒形となり、検出コイル７２の外側に配置される。
【００４８】
励磁コイル７１は、被検体１３の内部の磁界の生成に寄与する巻線部と、被検体１３の内部の磁界の生成に寄与しないベンドアップ部とからなる。励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの巻線部は、検出コイル７２の巻線部の外側に密着するように略円筒側面状に形成されている。図７に示されるように、励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれにおいて、巻線部は２つに分かれることになる。励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの２つの巻線部の幅（被検体１３の長さ方向と直角の周の方向の長さ）は、検出コイル７２を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれの２つの巻線部の幅と同じとされ、励磁コイル７１の巻線部と検出コイル７２の巻線部とが重なるようになされている。
【００４９】
また、励磁コイル７１を構成する２つの対向するサドル型コイルのそれぞれのベンドアップ部は、略円筒側面状に形成されている巻線部の側面の両側の略半円形の端部において、励磁コイル７１の巻線部に比較して、より厚く形成され、コア７３を挟むように形成される。コア７３は、励磁コイル７１の巻線部に密着するとともに、励磁コイル７１の巻線部の外側を一周するように形成される。
【００５０】
このように、検出コイル７２の巻線部が略円筒形に形成され、励磁コイル７１の巻線部が検出コイル７２の巻線部に密着するように略円筒形に形成され、コア７３が励磁コイル７１の巻線部に密着し、一周するように形成されるので、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができる。
【００５１】
センサ１１にサドル型コイルを採用した場合、漏れ磁束がほとんど生じないので、後述するトロイダル型コイルを採用する場合に比較して、磁場の強さが同じであっても、磁束密度が概ね１０乃至２０％高くなる。
【００５２】
検出コイル７２の巻線部が、励磁コイル７１の巻線部とベンドアップ部とに接することになるので、検出コイル７２は、より正確にかつより確実に、励磁コイル７１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせることができる。
【００５３】
また、励磁コイル７１のベンドアップ部が、コア７３を挟み、また、検出コイル７２のベンドアップ部が、励磁コイル７１のベンドアップ部を挟むように形成されるので、励磁コイル７１のベンドアップ部と検出コイル７２のベンドアップ部とが、検出コイル７２の巻線部と励磁コイル７１の巻線部とコア７３との密着を妨げることがなくなり、これによっても、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができるようになる。
【００５４】
それぞれ対向するように構成されている励磁コイル７１、検出コイル７２、コア７３、および保護板７５の部分のうち、対向するうちの一方の部分が一体とされ、対向するうちの他方の部分が一体とされ、蝶番７４によって、その２つの部分が、開閉自在に結合されている。従って、センサ１１は、いちいち巻きほどくことなく、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、被検体１３に自在に着脱できる。
【００５５】
なお、センサ１１は、蝶番７４によって開閉自在とすることで、被検体１３に自在に着脱できると説明したが、これに限らず、ボルトやプレート、またはクリップやベルトなどを用いることにより、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよい。
【００５６】
図８は、励磁コイル７１の個々のサドル型コイルの巻き線を説明する図である。励磁コイル７１のそれぞれのサドル型コイルにおいて、図８の矢印で示されるように、巻線部とベンドアップ部との内側から外側に巻き線が巻き取られて、樹脂が含浸され、樹脂が硬化させられる。なお、検出コイル７２のそれぞれのサドル型コイルにおいても、励磁コイル７１のそれぞれのサドル型コイルの巻き線と同様に、巻線部とベンドアップ部との内側から外側に巻き線が巻き取られて、樹脂が含浸され、樹脂が硬化させられる。
【００５７】
図９は、励磁コイル７１および検出コイル７２の巻き線と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。センサ１１は、図９中の平面Ｂから、図９中の上下に開閉自在に結合される。励磁コイル７１に電流が流れると、励磁コイル７１は、被検体１３の長さ方向に対して略垂直方向に密度均一の磁界、いわゆるピンクッション磁界（均一磁界）を生じさせるので、被検体１３の内部には、この磁界に応じた磁束が生じることになる。検出コイル７２は、励磁コイル７１の内側に配置され、この磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００５８】
次に、被検体１３の良否の判定について説明する。
【００５９】
図１０は、被検体１３の良否の判定について説明する図である。被検体１３に錆が生じるなどすると、被検体の電磁気特性が変化する。図１０において、ｘ座標は、磁界を示し、ｙ座標は、磁束密度を示す。また、図１０において、実線は、被検体１３に対応する良品（例えば、新品の被検体１３）の磁気ヒステリシス曲線を示し、破線は、錆びている被検体１３の磁気ヒステリシス曲線を示す。図１０において、Ｃ点は、被検体１３に対応する良品の磁化の飽和点を示し、Ｄ点は、錆びている被検体１３の磁化の飽和点を示す。Ｃ点とＤ点では、磁界および磁束密度が異なる。
【００６０】
このように、被検体１３に、錆が生じたり、被検体１３の材料の組織が変化することにより被検体１３の強度が低下したりするなど、被検体１３の機械的な特性が劣化すると、透磁率や導電率などの、被検体１３の電磁気特性が変化する。例えば、図１０におけるＣ点とＤ点とが十分に離れていることにより、被検体１３が錆びていると判定できる。すなわち、被検体１３の機械的な特性が劣化すると、励磁コイル７１および検出コイル７２のインピーダンスが変化することになる。
【００６１】
測定部１２は、センサ１１の励磁コイル７１に印加される所定の周波数（基本周波数）の交流の電圧、励磁コイル７１に流れる電流、センサ１１の検出コイル７２が生じさせる電圧、および検出コイル７２に流れる電流のそれぞれの値、より具体的には、そのピーク値や位相差などから、被検体１３の良否を判定する。さらに具体的には、例えば、測定部１２は、被検体１３に対応する良品についての、励磁コイル７１に流れる電流を示すベクトルおよび検出コイル７２に流れる電流を示すベクトルと、被検体１３についての、励磁コイル７１に流れる電流を示すベクトルおよび検出コイル７２に流れる電流を示すベクトルとを比較することにより、被検体１３の良否を判定する。
【００６２】
さらに、例えば、測定部１２は、検出コイル７２に流れる電流の成分のうち、センサ１１の励磁コイル７１に印加される電圧の周波数である基本周波数の奇数倍または偶数倍の周波数の高調波の成分を、被検体１３に対応する良品における値と、被検体１３における値とを比較することにより、被検体１３の良否を判定する。
【００６３】
次に、図１１のフローチャートを参照して、検査装置１による検査の手順を説明する。ステップＳ１１において、測定者は、被検体１３に対応する基準となる良品の測定片にセンサ１１を装着する。すなわち、測定者は、センサ１１を蝶番７４によって開き、良品の測定片の周がセンサ１１に囲まれるように、良品の測定片にセンサ１１を装着する。
【００６４】
ステップＳ１２において、検査装置１の測定部１２は、測定者からの指示に応じて、センサ１１に装着された良品の測定片を測定する。すなわち、ステップＳ１２において、判定部３５のCPU５３は、交流電源３１に信号を供給することにより、所定の期間、交流電源３１に所定の周波数の交流の電圧をセンサ１１の励磁コイル７１に対して印加させ、励磁コイル７１に交流の電流を供給させる。このとき、CPU５３は、交流電源３１から励磁コイル７１に所定の周波数の交流の電圧が印加され、交流の電流が供給されている期間において、アナログデジタル変換器５２から供給されるデジタル信号を取得することにより、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流のそれぞれの値を取得する。CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値を取得する。例えば、測定値は、励磁コイル７１に流れる電流を基準とした、検出コイル７２に流れる電流を示すベクトル値である。
【００６５】
ステップＳ１３において、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値を基準値記憶部３６に記憶させる。ステップＳ１４において、測定者は、ステップＳ１１と同様に、被検体１３に対応する基準となる腐食している測定片にセンサ１１を装着する。ステップＳ１５において、検査装置１の測定部１２は、ステップＳ１２と同様に、測定者からの指示に応じて、センサ１１に装着された腐食している測定片を測定する。ステップＳ１６において、CPU５３は、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値を基準値記憶部３６に記憶させる。
【００６６】
ステップＳ１７において、測定者は、腐食している他の測定片があるか否かを判定し、腐食している他の測定片があると判定された場合、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４乃至ステップＳ１６の処理を繰り返す。ステップＳ１７において、腐食している他の測定片がないと判定された場合、手順はステップＳ１８に進み、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とから、腐食の判定の閾値を決定する。例えば、CPU５３は、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値の平均値を算出して、その平均値と被検体１３に対応する良品の測定片の測定値との差分の半分を閾値とする。また、例えば、CPU５３は、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とに、統計的な関数を適用することにより、腐食の判定の閾値を計算する。
【００６７】
なお、ステップＳ１８において、測定者が、被検体１３に対応する良品の測定片の測定値と、被検体１３に対応する腐食している測定片の測定値とから、腐食の判定の閾値を決定するようにしてもよい。この場合、測定者は、決定した閾値を図示せぬキーボードや入力パネルなどを操作することで、測定部１２に入力する。
【００６８】
ステップＳ１９において、CPU５３は、腐食の判定の閾値を基準値記憶部３６に記憶させる。
【００６９】
ステップＳ２０において、測定者は、センサ１１を蝶番７４によって開き、被検体１３の周がセンサ１１に囲まれるように、被検体１３にセンサ１１を装着する。ステップＳ２１において、判定部３５のCPU５３は、測定者からの指示に応じて、交流電源３１に信号を供給することにより、所定の期間、交流電源３１に所定の周波数の交流の電圧をセンサ１１の励磁コイル７１に対して印加させ、励磁コイル７１に交流の電流を供給する。
【００７０】
ステップＳ２２において、測定部１２は、被検体１３を測定する。すなわち、CPU５３は、交流電源３１から励磁コイル７１に所定の周波数の交流の電圧が印加され、交流の電流が供給されている期間において、アナログデジタル変換器５２から供給されるデジタル信号を取得することにより、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流のそれぞれの値を取得する。そして、CPU５３は、励磁コイル７１の電圧および電流並びに検出コイル７２の電圧および電流の値から、被検体１３の測定値を取得する。
【００７１】
ステップＳ２３において、CPU５３は、被検体１３の測定値を計測結果記憶部３７に記憶させる。
【００７２】
ステップＳ２４において、CPU５３は、基準値記憶部３６に記憶されている、基準となる良品の測定片の測定値と、被検体１３の測定値との差分を求める。ステップＳ２５において、CPU５３は、ステップＳ２４の手順で求めた差分と、基準値記憶部３６に記憶されている閾値とを比較することで、被検体１３が腐食しているか否かを判定する。例えば、ステップＳ２５において、CPU５３は、ステップＳ２４の手順で求めた差分が閾値を超えている場合、被検体１３が腐食していると判定し、ステップＳ２４の手順で求めた差分が閾値以下である場合、被検体１３が腐食していないと判定する。ステップＳ２６において、CPU５３は、判定の結果を計測結果記憶部３７に記憶させ、検査は終了する。
【００７３】
以上において、腐食の検出を例に説明したが、同様に、要求される強度、傷、若しくは欠陥の有無、または要求される材質であるか否かなど被検体１３の良否を検査することができる。
【００７４】
なお、被検体１３の測定値と直接比較するための閾値を求めて、その閾値と被検体１３の測定値とを比較することで、被検体１３が腐食しているか否かを判定するようにしてもよい。
【００７５】
また、ステップＳ２６において、CPU５３は、判定の結果をインタフェース３８を介して外部に送信するようにしても良く、また、ステップＳ２６の後に、CPU５３は、計測結果記憶部３７に記憶されている判定の結果をインタフェース３８を介して外部に送信するようにしても良い。
【００７６】
さらにまた、センサ１１を、トロイダル型コイルとすることもできる。
【００７７】
次に、図１２乃至図１７を参照して、トロイダル型コイルのセンサ１１の例の詳細を説明する。図１２、図１３、および図１４は、それぞれ、トロイダル型コイルのセンサ１１の構成を示す正面図、上面図、および斜視図である。図１５は、図１２に示される断面Ｅにおける断面図である。図１６は、図１５に示される領域Ｆの断面の拡大図である。
【００７８】
トロイダル型コイルのセンサ１１は、励磁コイル９１、検出コイル９２、保護用樹脂材９３、コア９４、および保護板９５からなる。励磁コイル９１、検出コイル９２、保護用樹脂材９３、コア９４、および保護板９５は、それぞれ、一対の対称の部品が対向するように構成され、図１２乃至図１４に示される平面Ｇから、図１２または図１３中の左右に開閉自在に結合され、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に着脱自在とされている。
【００７９】
励磁コイル９１は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの周に巻かれている２つのトロイダル型コイルであって、電気的に接続されているトロイダル型コイルからなる。励磁コイル９１は、交流電源３１および負荷３２に接続され、交流電源３１から交流の電圧が印加されて、交流の電流が供給されると、装着されている被検体１３の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる。
【００８０】
検出コイル９２は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの周に、励磁コイル９１と同芯に巻かれている２つのトロイダル型コイルであって、電気的に接続されているトロイダル型コイルからなる。検出コイル９２は、励磁コイル９１の下層に巻かれる（コア９４に検出コイル９２が巻かれて、その上に、励磁コイル９１が巻かれる）。なお、コア９４に励磁コイル９１が巻かれて、その上に、検出コイル９２が巻かれるようにしてもよい。検出コイル９２は、負荷３３および負荷３４に接続され、励磁コイル９１により生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００８１】
検出コイル９２および励磁コイル９１は、銅線やアルミニウム線などからなる巻き線をコア９４に巻いた上で、樹脂を含浸させて、その樹脂を熱、紫外線、または硬化剤などにより硬化させて成形される。
【００８２】
保護用樹脂材９３は、コア９４の２つの半環状の部分のそれぞれの側面を覆うように設けられる。保護用樹脂材９３は、プラスチックなどの非磁性材料からなり、コア９４に検出コイル９２の巻き線が巻かれるときに、コア９４と検出コイル９２の巻き線とが直接接触するのを防止して、コア９４と検出コイル９２の巻き線の損傷をなくす。
【００８３】
コア９４は、いわゆる鉄芯であり、対称の２つの半環状の部分からなり、センサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、２つの半環状の部分からなるコア９４の対向する両端が隙間無く接触し、被検体１３の周を囲む１つの環状となるように形成されている。コア９４は、フェライトやパーマロイ、または鉄材などの損失の少ない高透磁率の素材からなり、励磁コイル９１により生じた磁界による磁束を通過させて、これにより、被検体１３の内部に、より強い磁界を生じさせる。
【００８４】
保護板９５は、摩擦抵抗が少なく、摩擦による摩耗の少ない、例えば、ポリカーボネートやエンジニアリングプラスチックなどの樹脂や繊維強化樹脂などの非磁性材料からなる。保護板９５は、励磁コイル９１から被検体１３側に突出し、励磁コイル９１が被検体１３に接触しないようにする。これにより、金属からなる長尺物である被検体１３に対して、センサ１１を移動させた場合、被検体１３との摩擦による励磁コイル９１の損傷が防止される。
【００８５】
なお、トロイダル型コイルのセンサ１１は、図２乃至図８に示されるサドル型コイルのセンサ１１と同様に、蝶番によってコア９４を開閉自在とすることで、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよく、また、ネジやプレート、またはクリップやベルトなどを用いることにより、被検体１３に自在に着脱できるようにしてもよい。
【００８６】
図１７は、励磁コイル９１の巻き線と、コア９４と、被検体１３の内部の磁束との関係を説明する図である。トロイダル型コイルのセンサ１１は、図１７中の平面Ｇから、図１７中の左右に開閉自在とされる。図１７に示されるように、コア９４の対称の２つの半環状の部分のそれぞれに巻かれる、励磁コイル９１を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれは、互いに逆巻きとされる。例えば、図１７中の右側のコア９４の半環状の部分に巻かれる励磁コイル９１を構成するトロイダル型コイルは、被検体１３側が手前向きとなり、外側が奥向きとなるように巻かれ、図１７中の左側のコア９４の半環状の部分に巻かれる励磁コイル９１を構成するトロイダル型コイルは、被検体１３側が奥向きとなり、外側が手前向きとなるように巻かれる。
【００８７】
励磁コイル９１に電流が流れると、励磁コイル９１は、被検体１３の長さ方向に対して略垂直方向に密度均一の磁界、いわゆるピンクッション磁界（均一磁界）を生じさせるので、被検体１３の内部には、この磁界に応じた磁束が生じることになる。励磁コイル９１においては、被検体１３側の巻き線であって、同じ向きに巻かれた巻き線の間に、被検体１３の内部を通る磁束を生じさせる磁界が生じる。
【００８８】
検出コイル９２は、励磁コイル９１と同芯にコア９４に巻かれるので、この磁束の変化に応じた電圧を生じさせる。
【００８９】
このように、トロイダル型コイルのセンサ１１が被検体１３にその周を囲むように装着された場合、コア９４が被検体１３の周を囲む１つの環状となり、励磁コイル９１と検出コイル９２がコア９４に同芯に巻かれるので、被検体１３の内部により強い磁界を生成し、感度をより良くすることができるようになる。
【００９０】
コア９４の対称の２つの半環状の部分のそれぞれに、励磁コイル９１を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれが巻かれ、また、検出コイル９２を構成する２つのトロイダル型コイルのそれぞれが巻かれ、コア９４の対称の２つの半環状の部分が開閉自在とされる。従って、トロイダル型コイルのセンサ１１は、被検体１３の周を囲むか、被検体１３から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体１３に自在に着脱できる。
【００９１】
以上のように、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせて、被検体の電磁気特性を検出することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせるので、被検体がワイヤーロープなどであり、端部において金属製のスリーブなどによりかしめられている場合であっても、スリーブによる電磁気的な影響を受けることがなく、スリーブに近接している部位についても正確に良否を判定することができる。
【００９２】
なお、センサ１１には、交流の電圧に限らず、ステップ状の電圧、パルス状の電圧など、所望の過渡的な電圧を印加するようにしてもよい。さらに、電圧値や電流値に統計的な処理を適用したり、周波数分析を適用したりすることにより、被検体１３の良否を判定するようにしてもよい。
【００９３】
このように、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを設けるようにした場合には、被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとを設け、被検体の周を囲むか、被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とするようにした場合には、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定するための電磁気特性を検出することができる。
【００９４】
また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサを、被検体の周を囲むように装着し、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流を供給し、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否を判定するようにした場合には、被検体の良否を判定することができる。また、被検体の内部に、被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、励磁コイルにより生じた磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく被検体に着脱自在とされているセンサを、被検体の周を囲むように装着し、励磁コイルに磁界を生じさせるための電流を供給し、励磁コイルおよび検出コイルの電流値を用いて、被検体の良否を判定するようにした場合には、より効率的に、より正確に被検体の良否を判定することができる。
【００９５】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ センサ， １２ 測定部， ３１ 交流電源， ３２ 負荷， ３３ 負荷， ３４ 負荷， ３５ 判定部， ３６ 基準値記憶部， ３７ 測定結果記憶部， ３８ インタフェース， ５１ リミッタ， ５２ アナログデジタル変換器， ５３ CPU， ７１ 励磁コイル， ７２ 検出コイル， ７３ コア， ７４ 蝶番， ７５ 保護板， ９１ 励磁コイル， ９２ 検出コイル， ９３ 保護用樹脂材， ９４ コア， ９５ 保護板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる長尺物である被検体の検査に用いるセンサにおいて、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、
前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルと
を備え、
前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている
センサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記励磁コイルが対向するサドル型コイルからなり、
前記検出コイルが対向するサドル型コイルからなり、
前記被検体の周を囲む様に前記被検体に装着された場合、前記検出コイルが、前記励磁コイルと前記被検体との間に配置される
センサ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルが、１つのコアに巻かれたトロイダル型コイルであり、
前記コアが、分割可能とされている
センサ。
【請求項４】
金属からなる長尺物である被検体を検査する検査装置において、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサと、
前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源と、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段と
を備える検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値、および前記被検体の良否を判定するための閾値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶されている、前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値並びに前記閾値と、前記被検体についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値とから、前記被検体の良否を判定する
検査装置。
【請求項６】
金属からなる長尺物である被検体を検査する検査方法において、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサを、前記被検体の周を囲むように装着し、
前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する
ステップを含む検査方法。
【請求項１】
金属からなる長尺物である被検体の検査に用いるセンサにおいて、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、
前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルと
を備え、
前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされている
センサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記励磁コイルが対向するサドル型コイルからなり、
前記検出コイルが対向するサドル型コイルからなり、
前記被検体の周を囲む様に前記被検体に装着された場合、前記検出コイルが、前記励磁コイルと前記被検体との間に配置される
センサ。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルが、１つのコアに巻かれたトロイダル型コイルであり、
前記コアが、分割可能とされている
センサ。
【請求項４】
金属からなる長尺物である被検体を検査する検査装置において、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなるセンサであって、前記被検体の周を囲むか、前記被検体から取り外せるように、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサと、
前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給する電源と、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する判定手段と
を備える検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値、および前記被検体の良否を判定するための閾値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶されている、前記被検体に対応する良品についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値並びに前記閾値と、前記被検体についての前記励磁コイルおよび前記検出コイルの前記電流値とから、前記被検体の良否を判定する
検査装置。
【請求項６】
金属からなる長尺物である被検体を検査する検査方法において、
前記被検体の内部に、前記被検体の長さ方向に対して略垂直の磁界を生じさせる励磁コイルと、前記励磁コイルにより生じた前記磁界による磁束の変化に応じた電圧を生じさせる検出コイルとからなり、巻きほどくことなく前記被検体に着脱自在とされているセンサを、前記被検体の周を囲むように装着し、
前記励磁コイルに前記磁界を生じさせるための電流を供給し、
前記励磁コイルおよび前記検出コイルの電流値を用いて、前記被検体の良否を判定する
ステップを含む検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２０３０９２（Ｐ２０１１−２０３０９２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０２１９（Ｐ２０１０−７０２１９）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３１０００２９５０）有限会社ニフティ (1)
【出願人】（３１０００２９６１）日本ユニバーサル電気株式会社 (1)
【出願人】（３１０００６２５７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（３１０００２９５０）有限会社ニフティ (1)
【出願人】（３１０００２９６１）日本ユニバーサル電気株式会社 (1)
【出願人】（３１０００６２５７）
【Ｆターム（参考）】
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