渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置
【課題】本発明は、リフトオフ時の板厚の測定精度をさらに向上することができる渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、渦電流測定センサ４を非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して渦電流測定センサ４へ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて励磁電流の位相角を調整して較正試験体上に設置された渦電流測定センサ４から出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて非磁性金属の膜厚を測定する工程とを有するものである。
【解決手段】本発明は、渦電流測定センサ４を非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して渦電流測定センサ４へ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて励磁電流の位相角を調整して較正試験体上に設置された渦電流測定センサ４から出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて非磁性金属の膜厚を測定する工程とを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に係り、特に、磁性金属上の非磁性金属の膜厚の測定に好適な渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスタービンのタービン動翼（磁性金属）は、運転中に進展する動翼表面の金属腐食を軽減するために、動翼表面に高硬度のステライト板（非磁性金属）を被覆して使用している。そしてステライト板が０．３ｍｍ以下の厚さになった時点で新しいステライト板を被覆し直すようにしている。
【０００３】
そこで、このステライト板の厚さを計測するために、金属板上に設置した励磁コイルを励磁し、この金属板に生じる渦電流による誘導磁場の変化を検出コイルで検出して板厚を測定する、例えば特許文献１に記載のような金属膜厚測定装置を用いている。
【０００４】
しかしながら、このような測定装置においては、励磁コイル及び検出コイルの金属板上からの浮き上がり（以下、リフトオフ）があると、測定値が変化するので板厚の測定に誤差が生じる問題がある。これら測定誤差を低減するために、位相角を調整して検出コイルによって検出されたＸ出力（検出コイルの抵抗の実数分）とＹ出力（検出コイルの抵抗の虚数分）のうち、Ｙ出力の変動率が最も少なくなるような位相角を選定し、この変動率が少ないＹ出力を厚さの測定信号として用いることが、例えば特許文献２に示すように、既に提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７０２１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術によれば、リフトオフ時の検出誤差をある程度低減することはできるが、十分とは云えず、リフトオフ時の板厚のさらなる測定精度の向上が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、リフトオフ時の板厚の測定精度をさらに向上することができる渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分（Ｙ出力）の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
即ち、位相角を制御してＹ出力の変動率を低減させていたが、このように位相角を制御しても、励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数が測定対象物である非磁性金属材料に合っていなければ、Ｙ出力の変動率を必ずしも低減させることができないことが実験により確認された。そこで、励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を非磁性金属と同じ仕様の較正試験体に適する値に選定すると共に、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された検出コイルから出力されるＹ出力の変動率が小さくなる位相角を選定した上で、前記非磁性金属の膜厚を測定するようにすることで、Ｙ出力の変動率をさらに低減することで測定精度の向上を実現したのである。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、リフトオフ時の板厚の測定精度をさらに向上することができる渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第１の実施の形態を図１〜図４に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に基づいて説明する。
【００１２】
渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１は、大きく分けて、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）２と、このパソコン２と信号線Ｓ１によって信号の授受を行う渦電流式膜厚測定手段３と、この渦電流式膜厚測定手段３と信号線Ｓ２によって信号の授受を行う渦電流測定センサ４と、この渦電流測定センサ４を駆動するアクチュエータ５と、このアクチュエータ５に信号線Ｓ３を介して駆動信号を授受するアクチュエータドライバ６と、このアクチュエータドライバ６と前記パソコン２と間に信号の授受を行う信号線Ｓ４とによって構成されている。
【００１３】
前記渦電流測定センサ４は、フェライトからなるコア７と、このコア７に巻回され信号線Ｓ２を引き出したコイル８と、このコイル８の外周を覆う銅，銀，アルミニュウム，パーマロイのうち１つ以上の材料から構成されたシールド材９とで形成され、全体を非導電性の接着剤で固定している。尚、コイル８は励磁コイルと検出コイルとを兼用したものであるが、励磁コイルと検出コイルを別個に備えたものでもよい。
【００１４】
前記アクチュエータ５は、基台１０Ａと、この基台１０Ａによって駆動される第１移動台１０Ｂと、この第１移動台１０Ｂによって駆動される第２移動台１０Ｃとより構成されている。前記基台１０Ａは、モータ１１Ａを備えており、このモータ１１Ａによって駆動されるねじ棒１２Ａと、このねじ棒１２Ａに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ａとを有している。前記第１移動台１０Ｂは前記移動駒１３Ａに連結されており、基台１０Ａのねじ棒１２Ａと直行する方向に延在するねじ棒１２Ｂと、このねじ棒１２Ｂを駆動するモータ１１Ｂと、前記ねじ棒１２Ｂに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ｂとを有している。さらに、前記第２移動台１０Ｃは前記移動駒１３Ｂに連結されており、基台１０Ａのねじ棒１２Ａ及び第２移動台１０Ｂのねじ棒１２Ｂと夫々直行する方向に延在するねじ棒１２Ｃと、このねじ棒１２Ｃを駆動するモータ１１Ｃと、前記ねじ棒１２Ｃに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ｃとを有している。そして第２移動台１０Ｃの移動駒１３Ｃに前記渦電流測定センサ４が固定されており、この渦電流測定センサ４は前記モータ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することで、基台１０Ａを基準としてＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができるのである。
【００１５】
また、前記パソコン２は、演算部２１と、ＨＤＤ２２と、ＲＡＭ２３と、ＲＯＭ２４と、Ｉ／Ｏポート２５と、キーボード２６と、記録メディア２７と、モニタ２８を備えている。
【００１６】
前記渦電流式膜厚測定手段３は、演算部３１と、ハードディスク（ＨＤＤ）３２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３と、リードオンメモリ（ＲＯＭ）３４と、Ｉ／Ｏポート３５と、Ｄ／Ａコンバータ３６と、Ａ／Ｄコンバータ３７とを有している。
【００１７】
前記アクチュエータドライバ６は、前記渦電流式膜厚測定手段３と同様に、演算部６１と、ＨＤＤ６２と、ＲＡＭ６３と、ＲＯＭ６４と、Ｉ／Ｏポート６５と、Ｄ／Ａコンバータ６６と、Ａ／Ｄコンバータ６７とを有している。
【００１８】
そして、信号線Ｓ１は、パソコン２のＩ／Ｏポート２５と渦電流式膜厚測定手段３のＩ／Ｏポート３５とを接続し、信号線Ｓ２は、渦電流測定センサ４と渦電流式膜厚測定手段３のＤ／Ａコンバータ３６及びＡ／Ｄコンバータ３７とを接続し、信号線Ｓ３は、アクチュエータ５のモータ１１Ａ〜１１Ｃとアクチュエータドライバ６のＤ／Ａコンバータ６６及びＡ／Ｄコンバータ６７とを接続している。
【００１９】
上記構成において、パソコン２と渦電流式膜厚測定手段３と渦電流測定センサ４とアクチュエータ５とアクチュエータドライバ６とが渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１を構成し、パソコン２の操作によって、これらが周波数選定手段となり位相角選定手段となり膜厚測定手段となるのである。
【００２０】
次に、上記構成の渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１を用いて磁性金属上の非磁性金属の膜厚を測定する手順を説明する。
〔ステップ１〕
渦電流測定センサ４を較正試験体上に乗置する。
〔ステップ２〕
パソコン２のキーボード２６及び記録メディア２７等、１つ以上のデータ入力手段を用いて磁性金属上の非磁性金属である測定対象物と同じ導電率や透磁率及び較正試験体の厚さ、渦電流測定センサ４と較正試験体との相対位置をＩ／Ｏポート２５に入力する。入力されたデータは演算部２１に伝達され、演算部２１でＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４のいずれかに収納した図５に示され式１で近似される較正試験体の厚さ測定誤差が小さくなる周波数の非磁性金属厚さ依存性の評価結果を用いて、初期周波数ｆ（Ｈｚ）を演算する。
ｆ＝ｔ２÷（２πσμ） …式１
ここで、ｔは較正試験体（非磁性金属）の厚さ（ｍ）、σは導電率（Ω／ｍ）、μは透磁率（Ｈ／ｍ）を表す。
〔ステップ３〕
ステップ２で演算された初期周波数ｆ（Ｈｚ）は、Ｉ／Ｏポート２５及び渦電流式膜厚測定手段３のＩ／Ｏポート３５を経由して渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１に伝達される。演算部３１からは、周波数ｆ（Ｈｚ）で位相角０度でＩ／Ｏポート３５及びＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。そして渦電流測定センサ４で検出されたＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３のＡ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５，演算部３１を介してＨＤＤ３２，ＲＡＭ３３，ＲＯＭ３４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。同時に、渦電流測定センサ４の測定値をＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２の演算部２１に伝達する。
【００２１】
パソコン２では、渦電流測定センサ４の測定値を記録すると共に、Ｉ／Ｏポート２５を介してアクチュエータドライバ６に、渦電流測定センサ４のリフトオフ量を変更するように指示する。
【００２２】
アクチュエータドライバ６は、Ｉ／Ｏポート６５を介して演算部６１にリフトオフ量を伝達し、演算部６１は、ＨＤＤ６２，ＲＡＭ６３，ＲＯＭ６４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録されている第１及び第２移動台１０Ｂ，１０Ｃの移動量と、供給電圧値及び供給電流値、印加電圧時間の関係から各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力供給条件を決定する。この電力供給条件に基づいてＩ／Ｏポート６５及びＤ／Ａコンバータ６６を介して各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力を供給する。
【００２３】
電力供給中に、印加された電圧値と印加時間及び電流値はＡ／Ｄコンバータ６７及びＩ／Ｏポート６５を介して演算部６１に伝達され、演算部６１で実際の移動量を演算して前記各モータ１１Ａ〜１１Ｃの回転数を調整し、目標のリフトオフ量まで渦電流測定センサ４を移動させる。
【００２４】
渦電流測定センサ４の移動が完了したことをＩ／Ｏポート６５を介してパソコン２の演算部２１に伝え、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録すると共に、モニタ２８に表示する。
〔ステップ４〕
周波数を２ｆ（Ｈｚ）で位相角を０度及び周波数をｆ／２（Ｈｚ）で位相角を０度として、夫々ステップ３と同じようなフローでリフトオフさせたときのＸ−Ｙ出力曲線を評価する。
〔ステップ５〕
パソコン２の演算部２１で、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録された式２と式３を解析するプログラムを用いて、各周波数ｆ／２（Ｈｚ），ｆ（Ｈｚ），２ｆ（Ｈｚ）での位相角変更時のＹ出力の偏差を計算する。
dｙ(θ)＝ｄｘ０｜ｓｉｎθ｜＋ｄｙ０｜ｃｏｓθ｜ …式２
偏差＝〔（位相角θ度でのＹ出力）−（位相角０度でのＹ出力）〕÷〔（位相角０度でのＹ出力）×１００（％）〕 …式３
ここで、θは位相角、ｄｘ０は位相角０度でのＸ出力の偏差、ｄｙ０は位相角０度でのＹ出力の偏差、dｙ(θ)は位相角θ度でのＹ出力の偏差を表す。
〔ステップ６〕
パソコン２の演算部２１で、ステップ５で求めた図６に示す偏差の位相角依存性から、各周波数ｆ／２（Ｈｚ），ｆ（Ｈｚ），２ｆ（Ｈｚ）での偏差の最小値における位相角を求める。因みに、図６において、実線は周波数ｆ（Ｈｚ）を、１点鎖線は周波数ｆ／２（Ｈｚ）を、破線は周波数２ｆ（Ｈｚ）を示す。
〔ステップ７〕
ステップ６で求めた図７に示す最小の偏差の周波数依存性が極小点を持つ場合には、パソコン２の演算部２１でその周波数、例えば２８０ｋ（Ｈｚ）を測定周波数と決定する。
【００２５】
しかし、極小点を持たず、最小の偏差を与える周波数が２ｆ（Ｈｚ）の場合には、較正試験体の推定厚さを０．７倍してステップ２〜６の手順を繰り返す。ここで、推定厚さを０，７倍とすると、周波数の変更範囲が２ｆ〜４ｆ（Ｈｚ）となるために、連続した周波数範囲で極小点を評価できることになる。他方、極小点を持たず、最小の偏差を与える周波数がｆ／２（Ｈｚ）の場合には、推定厚さを１．４倍にしてステップ２〜６の手順を繰り返す。推定厚さを１．４倍にすることで、周波数範囲がｆ／２〜ｆ／４（Ｈｚ）となるために、連続した周波数範囲で極小点を評価できることになる。
〔ステップ８〕
パソコン２のキーボード２６あるいは記録メディア２７から、磁性金属Ｍ１上の測定対象物である非磁性金属Ｍ２の形状と渦電流測定センサ４の位置情報を入力し、非磁性金属の膜厚測定の開始を指示する。
【００２６】
非磁性金属Ｍ２の形状は、パソコン２のＩ／Ｏポート２５を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。非磁性金属Ｍ２の形状の入力後、ステップ７で決定したＹ出力の偏差が小さくなる周波数と位相角を演算部２１から渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１に伝達し、この演算部３１からＩ／Ｏポート３５及びＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。
【００２７】
渦電流測定センサ４で測定されたＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３のＡ／Ｄコンバータ３７，Ｉ／Ｏポート３５，演算部３１を介してＨＤＤ３２，ＲＡＭ３３，ＲＯＭ３４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。これらへの記録と同時に、Ｉ／Ｏポート３５を介して渦電流式膜厚測定手段３の測定値をパソコン２の演算部２１に伝達し、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に測定結果を記録する。
【００２８】
さらに、渦電流式膜厚測定手段３は、測定値と共に入力された非磁性金属Ｍ２の形状データをＩ／Ｏポート３５を介してアクチュエータドライバ６の演算部６１に伝達する。アクチュエータドライバ６の演算部６１では、非磁性金属Ｍ２の形状に渦電流測定センサ４が沿うように、ＨＤＤ６２，ＲＡＭ６３，ＲＯＭ６４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録した基台１０Ａ，第１移動台１０Ｂ，第２移動台１０Ｃの移動量、供給電圧値、供給電流値、電圧印加時間の関係から各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力供給条件を決定する。この電力供給条件に基づいてアクチュエータドライバ６は、Ｉ／Ｏポート６５及びＤ／Ａコンバータ６７を介してアクチュエータ５に電力を供給する。アクチュエータ５への電力供給中に、印加電圧値と印加時間、流れた電流値は、Ａ／Ｄコンバータ６６，Ｉ／Ｏポート６５を介して演算部６１に伝達され、演算部６１で実際の移動量計算してアクチュエータ５のモータ１１Ａ〜１１Ｃの回転数を調整し、渦電流測定センサ４を非磁性金属Ｍ２の上で移動させる。この渦電流測定センサ４の移動量は、アクチュエータドライバ６のＡ／Ｄコンバータ６６，Ｉ／Ｏポート６５を介してパソコン２の演算部２１に伝達され、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、周波数と位相角の両方を制御することで、測定すべき非磁性金属におけるリフトオフ時の測定誤差を最小とすることができ、測定精度をより向上させることができる。
【００３０】
ところで以上の説明は、非磁性金属と同じ仕様の較正試験体を用いて周波数と位相角を制御して、最適な周波数と位相角を求めるものであるが、各仕様の較正試験体を複数種用意しておき、各較正試験体に最適な周波数と位相角を予め求めておけば、いかなる非磁性金属に対しても、即、適切な周波数と位相角を求めることができる。
【００３１】
さらに、上記実施の形態は、渦電流測定センサ４として、一つのセンサを用いたが、その変形例として図８及び図９に示すように、複数のセンサ４ａ，４ｂ…４ｎを直列あるいは特定方向に並設した渦電流測定マルチセンサ４Ａとすることも可能である。このように渦電流測定マルチセンサ４Ａにすれば、上記実施の形態に較べて、アクチュエータの駆動方向を減らすことができ、その分、アクチュエータの構成を単純化できると共に、検査時間を短縮することが可能である。
【００３２】
次に、本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第２の実施の形態を図１０及び図１１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１Ａに基づいて説明する。尚、図１〜図４と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００３３】
本実施の形態は、非磁性金属の交換時の膜厚を基準として、この基準膜厚よりも非磁性金属の膜厚が厚いか薄いかを判定する方法を示すものである。
【００３４】
図１０において図１と異なる構成は、図１のアクチュエータドライバ６の代わりに、エンコーダ１４を設け、このエンコーダ１４の巻取りコード１５の先端を渦電流測定センサ４に連結して渦電流測定センサ４を手動で移動させるようにした点である。また、図４と図１１と異なる点は、図１１においてＡ／Ｄコンバータ２９をパソコン２に設けた点と、図１１における渦電流式膜厚測定手段３Ａが図４における渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１とＨＤＤ３２とＲＡＭ３３とＲＯＭ３４とを撤去している点である。
【００３５】
次に、上記構成の渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１Ａを用いて磁性金属上の非磁性金属の膜厚を測定する手順を説明する。
〔ステップ２１〕
パソコン２のキーボード２６あるいは記録メディア２７のうち、１つ以上の入力装置を用いて磁性金属Ｍ１上の測定対象物である非磁性金属Ｍ２の誘電率と透磁率及び非磁性金属Ｍ２の交換時の基準膜厚を入力し、Ｉ／Ｏポート２５を介して演算部２１に伝達する。演算部２１では、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記憶させていた式１を計算するプログラムを用いて周波数を演算する。
〔ステップ２２〕
ステップ２１の演算結果は、Ｉ／Ｏポート２５を介して渦電流式膜厚測定手段３ＡのＩ／Ｏポート３５に伝達され、そこからＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。そして渦電流測定センサ４で測定された誘導磁場のＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３ＡのＡ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２のＩ／Ｏポート２５に伝達され、演算部２１を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。
【００３６】
この渦電流測定センサ４での測定の間、渦電流測定センサ４を手でリフトオフさせ、そのときの渦電流測定センサ４からの検出信号を取得する。
〔ステップ２３〕
パソコン２の演算部２１で、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録した式２及び式３を計算するプログラムを用いてＹ出力の偏差の位相角依存性を計算し、Ｙ出力の偏差が最小になる位相角を求める。
〔ステップ２４〕
ステップ２３での計算結果は、Ｉ／Ｏポート２５を介して渦電流式膜厚測定手段３Ａに伝達し、周波数をステップ２１の計算値、位相角をステップ２３の評価結果として、Ｄ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。
【００３７】
渦電流測定センサ４で測定されたＸ出力とＹ出力は、Ａ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２のＩ／Ｏポート２５に伝達され、演算部２１を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。
【００３８】
そして、測定対象物である非磁性金属Ｍ２上にエンコーダ14を固定し、渦電流測定センサ４を非磁性金属Ｍ２に沿って手動によって移動させることで、エンコーダ１４の巻取りコード１５が移動量に応じて引き出され、その巻取りコード１５の引き出し量をエンコーダ１４で測定して渦電流測定センサ４の位置を測定する。その測定結果はパソコン2のA／Dコンバータ２９及びＩ／Ｏポート２５を介して演算部２１に伝達され、渦電流測定センサ４の位置情報をＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録すると共に、モニタ２８に渦電流測定センサ４の出力と位置情報を表示する。
〔ステップ２５〕
モニタ２８に表示された渦電流測定センサ４の出力を非磁性金属の交換時の膜厚基準と比較して、測定対象物である非磁性金属Ｍ２が交換時期に達しているか否かを判定する。
【００３９】
以上説明したように本実施の形態によれば、周波数と位相角をある範囲に設定できるので、第１の実施の形態に較べて非磁性金属の膜圧の測定が簡便化され、測定時間の短縮が図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第１の実施の形態を実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を示すブロック図。
【図２】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられる渦電流測定センサを示す斜視図。
【図３】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられるアクチュエータを示す斜視図。
【図４】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置の信号伝達図。
【図５】周波数の非磁性金属厚さ依存性を示すグラフ。
【図６】Y出力変動率と位相角の依存性を示すグラフ。
【図７】Y出力変動率と周波数の依存性を示すグラフ。
【図８】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられる渦電流測定センサの変形例を示す模式側面図。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿う横断平面図。
【図１０】本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第２の実施の形態を実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を示すブロック図。
【図１１】図１０に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置の信号伝達図。
【符号の説明】
【００４１】
１…渦電流式非磁性金属膜厚測定装置、２…パーソナルコンピュータ、３…渦電流式膜厚測定手段、４…渦電流測定センサ、４Ａ…渦電流測定マルチセンサ、５…アクチュエータ、６…アクチュエータドライバ、７…コア、８…コイル、９…シールド材、１０Ａ…基台、１０Ｂ…第１移動台、１０Ｃ…第２移動台１０Ｃ、１１Ａ〜１１Ｃ…モータ、１２Ａ〜１２Ｃ…ねじ棒、１３Ａ〜１３Ｃ…移動駒、１４…エンコーダ、１５…巻取りコード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に係り、特に、磁性金属上の非磁性金属の膜厚の測定に好適な渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスタービンのタービン動翼（磁性金属）は、運転中に進展する動翼表面の金属腐食を軽減するために、動翼表面に高硬度のステライト板（非磁性金属）を被覆して使用している。そしてステライト板が０．３ｍｍ以下の厚さになった時点で新しいステライト板を被覆し直すようにしている。
【０００３】
そこで、このステライト板の厚さを計測するために、金属板上に設置した励磁コイルを励磁し、この金属板に生じる渦電流による誘導磁場の変化を検出コイルで検出して板厚を測定する、例えば特許文献１に記載のような金属膜厚測定装置を用いている。
【０００４】
しかしながら、このような測定装置においては、励磁コイル及び検出コイルの金属板上からの浮き上がり（以下、リフトオフ）があると、測定値が変化するので板厚の測定に誤差が生じる問題がある。これら測定誤差を低減するために、位相角を調整して検出コイルによって検出されたＸ出力（検出コイルの抵抗の実数分）とＹ出力（検出コイルの抵抗の虚数分）のうち、Ｙ出力の変動率が最も少なくなるような位相角を選定し、この変動率が少ないＹ出力を厚さの測定信号として用いることが、例えば特許文献２に示すように、既に提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７０２１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術によれば、リフトオフ時の検出誤差をある程度低減することはできるが、十分とは云えず、リフトオフ時の板厚のさらなる測定精度の向上が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、リフトオフ時の板厚の測定精度をさらに向上することができる渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分（Ｙ出力）の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
即ち、位相角を制御してＹ出力の変動率を低減させていたが、このように位相角を制御しても、励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数が測定対象物である非磁性金属材料に合っていなければ、Ｙ出力の変動率を必ずしも低減させることができないことが実験により確認された。そこで、励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を非磁性金属と同じ仕様の較正試験体に適する値に選定すると共に、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された検出コイルから出力されるＹ出力の変動率が小さくなる位相角を選定した上で、前記非磁性金属の膜厚を測定するようにすることで、Ｙ出力の変動率をさらに低減することで測定精度の向上を実現したのである。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、リフトオフ時の板厚の測定精度をさらに向上することができる渦電流式非磁性金属膜厚測定方法及びそれを実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第１の実施の形態を図１〜図４に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に基づいて説明する。
【００１２】
渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１は、大きく分けて、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）２と、このパソコン２と信号線Ｓ１によって信号の授受を行う渦電流式膜厚測定手段３と、この渦電流式膜厚測定手段３と信号線Ｓ２によって信号の授受を行う渦電流測定センサ４と、この渦電流測定センサ４を駆動するアクチュエータ５と、このアクチュエータ５に信号線Ｓ３を介して駆動信号を授受するアクチュエータドライバ６と、このアクチュエータドライバ６と前記パソコン２と間に信号の授受を行う信号線Ｓ４とによって構成されている。
【００１３】
前記渦電流測定センサ４は、フェライトからなるコア７と、このコア７に巻回され信号線Ｓ２を引き出したコイル８と、このコイル８の外周を覆う銅，銀，アルミニュウム，パーマロイのうち１つ以上の材料から構成されたシールド材９とで形成され、全体を非導電性の接着剤で固定している。尚、コイル８は励磁コイルと検出コイルとを兼用したものであるが、励磁コイルと検出コイルを別個に備えたものでもよい。
【００１４】
前記アクチュエータ５は、基台１０Ａと、この基台１０Ａによって駆動される第１移動台１０Ｂと、この第１移動台１０Ｂによって駆動される第２移動台１０Ｃとより構成されている。前記基台１０Ａは、モータ１１Ａを備えており、このモータ１１Ａによって駆動されるねじ棒１２Ａと、このねじ棒１２Ａに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ａとを有している。前記第１移動台１０Ｂは前記移動駒１３Ａに連結されており、基台１０Ａのねじ棒１２Ａと直行する方向に延在するねじ棒１２Ｂと、このねじ棒１２Ｂを駆動するモータ１１Ｂと、前記ねじ棒１２Ｂに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ｂとを有している。さらに、前記第２移動台１０Ｃは前記移動駒１３Ｂに連結されており、基台１０Ａのねじ棒１２Ａ及び第２移動台１０Ｂのねじ棒１２Ｂと夫々直行する方向に延在するねじ棒１２Ｃと、このねじ棒１２Ｃを駆動するモータ１１Ｃと、前記ねじ棒１２Ｃに移動可能にねじ込まれた移動駒１３Ｃとを有している。そして第２移動台１０Ｃの移動駒１３Ｃに前記渦電流測定センサ４が固定されており、この渦電流測定センサ４は前記モータ１１Ａ〜１１Ｃを駆動することで、基台１０Ａを基準としてＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができるのである。
【００１５】
また、前記パソコン２は、演算部２１と、ＨＤＤ２２と、ＲＡＭ２３と、ＲＯＭ２４と、Ｉ／Ｏポート２５と、キーボード２６と、記録メディア２７と、モニタ２８を備えている。
【００１６】
前記渦電流式膜厚測定手段３は、演算部３１と、ハードディスク（ＨＤＤ）３２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３と、リードオンメモリ（ＲＯＭ）３４と、Ｉ／Ｏポート３５と、Ｄ／Ａコンバータ３６と、Ａ／Ｄコンバータ３７とを有している。
【００１７】
前記アクチュエータドライバ６は、前記渦電流式膜厚測定手段３と同様に、演算部６１と、ＨＤＤ６２と、ＲＡＭ６３と、ＲＯＭ６４と、Ｉ／Ｏポート６５と、Ｄ／Ａコンバータ６６と、Ａ／Ｄコンバータ６７とを有している。
【００１８】
そして、信号線Ｓ１は、パソコン２のＩ／Ｏポート２５と渦電流式膜厚測定手段３のＩ／Ｏポート３５とを接続し、信号線Ｓ２は、渦電流測定センサ４と渦電流式膜厚測定手段３のＤ／Ａコンバータ３６及びＡ／Ｄコンバータ３７とを接続し、信号線Ｓ３は、アクチュエータ５のモータ１１Ａ〜１１Ｃとアクチュエータドライバ６のＤ／Ａコンバータ６６及びＡ／Ｄコンバータ６７とを接続している。
【００１９】
上記構成において、パソコン２と渦電流式膜厚測定手段３と渦電流測定センサ４とアクチュエータ５とアクチュエータドライバ６とが渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１を構成し、パソコン２の操作によって、これらが周波数選定手段となり位相角選定手段となり膜厚測定手段となるのである。
【００２０】
次に、上記構成の渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１を用いて磁性金属上の非磁性金属の膜厚を測定する手順を説明する。
〔ステップ１〕
渦電流測定センサ４を較正試験体上に乗置する。
〔ステップ２〕
パソコン２のキーボード２６及び記録メディア２７等、１つ以上のデータ入力手段を用いて磁性金属上の非磁性金属である測定対象物と同じ導電率や透磁率及び較正試験体の厚さ、渦電流測定センサ４と較正試験体との相対位置をＩ／Ｏポート２５に入力する。入力されたデータは演算部２１に伝達され、演算部２１でＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４のいずれかに収納した図５に示され式１で近似される較正試験体の厚さ測定誤差が小さくなる周波数の非磁性金属厚さ依存性の評価結果を用いて、初期周波数ｆ（Ｈｚ）を演算する。
ｆ＝ｔ２÷（２πσμ） …式１
ここで、ｔは較正試験体（非磁性金属）の厚さ（ｍ）、σは導電率（Ω／ｍ）、μは透磁率（Ｈ／ｍ）を表す。
〔ステップ３〕
ステップ２で演算された初期周波数ｆ（Ｈｚ）は、Ｉ／Ｏポート２５及び渦電流式膜厚測定手段３のＩ／Ｏポート３５を経由して渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１に伝達される。演算部３１からは、周波数ｆ（Ｈｚ）で位相角０度でＩ／Ｏポート３５及びＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。そして渦電流測定センサ４で検出されたＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３のＡ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５，演算部３１を介してＨＤＤ３２，ＲＡＭ３３，ＲＯＭ３４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。同時に、渦電流測定センサ４の測定値をＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２の演算部２１に伝達する。
【００２１】
パソコン２では、渦電流測定センサ４の測定値を記録すると共に、Ｉ／Ｏポート２５を介してアクチュエータドライバ６に、渦電流測定センサ４のリフトオフ量を変更するように指示する。
【００２２】
アクチュエータドライバ６は、Ｉ／Ｏポート６５を介して演算部６１にリフトオフ量を伝達し、演算部６１は、ＨＤＤ６２，ＲＡＭ６３，ＲＯＭ６４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録されている第１及び第２移動台１０Ｂ，１０Ｃの移動量と、供給電圧値及び供給電流値、印加電圧時間の関係から各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力供給条件を決定する。この電力供給条件に基づいてＩ／Ｏポート６５及びＤ／Ａコンバータ６６を介して各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力を供給する。
【００２３】
電力供給中に、印加された電圧値と印加時間及び電流値はＡ／Ｄコンバータ６７及びＩ／Ｏポート６５を介して演算部６１に伝達され、演算部６１で実際の移動量を演算して前記各モータ１１Ａ〜１１Ｃの回転数を調整し、目標のリフトオフ量まで渦電流測定センサ４を移動させる。
【００２４】
渦電流測定センサ４の移動が完了したことをＩ／Ｏポート６５を介してパソコン２の演算部２１に伝え、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録すると共に、モニタ２８に表示する。
〔ステップ４〕
周波数を２ｆ（Ｈｚ）で位相角を０度及び周波数をｆ／２（Ｈｚ）で位相角を０度として、夫々ステップ３と同じようなフローでリフトオフさせたときのＸ−Ｙ出力曲線を評価する。
〔ステップ５〕
パソコン２の演算部２１で、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録された式２と式３を解析するプログラムを用いて、各周波数ｆ／２（Ｈｚ），ｆ（Ｈｚ），２ｆ（Ｈｚ）での位相角変更時のＹ出力の偏差を計算する。
dｙ(θ)＝ｄｘ０｜ｓｉｎθ｜＋ｄｙ０｜ｃｏｓθ｜ …式２
偏差＝〔（位相角θ度でのＹ出力）−（位相角０度でのＹ出力）〕÷〔（位相角０度でのＹ出力）×１００（％）〕 …式３
ここで、θは位相角、ｄｘ０は位相角０度でのＸ出力の偏差、ｄｙ０は位相角０度でのＹ出力の偏差、dｙ(θ)は位相角θ度でのＹ出力の偏差を表す。
〔ステップ６〕
パソコン２の演算部２１で、ステップ５で求めた図６に示す偏差の位相角依存性から、各周波数ｆ／２（Ｈｚ），ｆ（Ｈｚ），２ｆ（Ｈｚ）での偏差の最小値における位相角を求める。因みに、図６において、実線は周波数ｆ（Ｈｚ）を、１点鎖線は周波数ｆ／２（Ｈｚ）を、破線は周波数２ｆ（Ｈｚ）を示す。
〔ステップ７〕
ステップ６で求めた図７に示す最小の偏差の周波数依存性が極小点を持つ場合には、パソコン２の演算部２１でその周波数、例えば２８０ｋ（Ｈｚ）を測定周波数と決定する。
【００２５】
しかし、極小点を持たず、最小の偏差を与える周波数が２ｆ（Ｈｚ）の場合には、較正試験体の推定厚さを０．７倍してステップ２〜６の手順を繰り返す。ここで、推定厚さを０，７倍とすると、周波数の変更範囲が２ｆ〜４ｆ（Ｈｚ）となるために、連続した周波数範囲で極小点を評価できることになる。他方、極小点を持たず、最小の偏差を与える周波数がｆ／２（Ｈｚ）の場合には、推定厚さを１．４倍にしてステップ２〜６の手順を繰り返す。推定厚さを１．４倍にすることで、周波数範囲がｆ／２〜ｆ／４（Ｈｚ）となるために、連続した周波数範囲で極小点を評価できることになる。
〔ステップ８〕
パソコン２のキーボード２６あるいは記録メディア２７から、磁性金属Ｍ１上の測定対象物である非磁性金属Ｍ２の形状と渦電流測定センサ４の位置情報を入力し、非磁性金属の膜厚測定の開始を指示する。
【００２６】
非磁性金属Ｍ２の形状は、パソコン２のＩ／Ｏポート２５を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。非磁性金属Ｍ２の形状の入力後、ステップ７で決定したＹ出力の偏差が小さくなる周波数と位相角を演算部２１から渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１に伝達し、この演算部３１からＩ／Ｏポート３５及びＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。
【００２７】
渦電流測定センサ４で測定されたＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３のＡ／Ｄコンバータ３７，Ｉ／Ｏポート３５，演算部３１を介してＨＤＤ３２，ＲＡＭ３３，ＲＯＭ３４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。これらへの記録と同時に、Ｉ／Ｏポート３５を介して渦電流式膜厚測定手段３の測定値をパソコン２の演算部２１に伝達し、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に測定結果を記録する。
【００２８】
さらに、渦電流式膜厚測定手段３は、測定値と共に入力された非磁性金属Ｍ２の形状データをＩ／Ｏポート３５を介してアクチュエータドライバ６の演算部６１に伝達する。アクチュエータドライバ６の演算部６１では、非磁性金属Ｍ２の形状に渦電流測定センサ４が沿うように、ＨＤＤ６２，ＲＡＭ６３，ＲＯＭ６４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録した基台１０Ａ，第１移動台１０Ｂ，第２移動台１０Ｃの移動量、供給電圧値、供給電流値、電圧印加時間の関係から各モータ１１Ａ〜１１Ｃへの電力供給条件を決定する。この電力供給条件に基づいてアクチュエータドライバ６は、Ｉ／Ｏポート６５及びＤ／Ａコンバータ６７を介してアクチュエータ５に電力を供給する。アクチュエータ５への電力供給中に、印加電圧値と印加時間、流れた電流値は、Ａ／Ｄコンバータ６６，Ｉ／Ｏポート６５を介して演算部６１に伝達され、演算部６１で実際の移動量計算してアクチュエータ５のモータ１１Ａ〜１１Ｃの回転数を調整し、渦電流測定センサ４を非磁性金属Ｍ２の上で移動させる。この渦電流測定センサ４の移動量は、アクチュエータドライバ６のＡ／Ｄコンバータ６６，Ｉ／Ｏポート６５を介してパソコン２の演算部２１に伝達され、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、周波数と位相角の両方を制御することで、測定すべき非磁性金属におけるリフトオフ時の測定誤差を最小とすることができ、測定精度をより向上させることができる。
【００３０】
ところで以上の説明は、非磁性金属と同じ仕様の較正試験体を用いて周波数と位相角を制御して、最適な周波数と位相角を求めるものであるが、各仕様の較正試験体を複数種用意しておき、各較正試験体に最適な周波数と位相角を予め求めておけば、いかなる非磁性金属に対しても、即、適切な周波数と位相角を求めることができる。
【００３１】
さらに、上記実施の形態は、渦電流測定センサ４として、一つのセンサを用いたが、その変形例として図８及び図９に示すように、複数のセンサ４ａ，４ｂ…４ｎを直列あるいは特定方向に並設した渦電流測定マルチセンサ４Ａとすることも可能である。このように渦電流測定マルチセンサ４Ａにすれば、上記実施の形態に較べて、アクチュエータの駆動方向を減らすことができ、その分、アクチュエータの構成を単純化できると共に、検査時間を短縮することが可能である。
【００３２】
次に、本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第２の実施の形態を図１０及び図１１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１Ａに基づいて説明する。尚、図１〜図４と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００３３】
本実施の形態は、非磁性金属の交換時の膜厚を基準として、この基準膜厚よりも非磁性金属の膜厚が厚いか薄いかを判定する方法を示すものである。
【００３４】
図１０において図１と異なる構成は、図１のアクチュエータドライバ６の代わりに、エンコーダ１４を設け、このエンコーダ１４の巻取りコード１５の先端を渦電流測定センサ４に連結して渦電流測定センサ４を手動で移動させるようにした点である。また、図４と図１１と異なる点は、図１１においてＡ／Ｄコンバータ２９をパソコン２に設けた点と、図１１における渦電流式膜厚測定手段３Ａが図４における渦電流式膜厚測定手段３の演算部３１とＨＤＤ３２とＲＡＭ３３とＲＯＭ３４とを撤去している点である。
【００３５】
次に、上記構成の渦電流式非磁性金属膜厚測定装置１Ａを用いて磁性金属上の非磁性金属の膜厚を測定する手順を説明する。
〔ステップ２１〕
パソコン２のキーボード２６あるいは記録メディア２７のうち、１つ以上の入力装置を用いて磁性金属Ｍ１上の測定対象物である非磁性金属Ｍ２の誘電率と透磁率及び非磁性金属Ｍ２の交換時の基準膜厚を入力し、Ｉ／Ｏポート２５を介して演算部２１に伝達する。演算部２１では、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記憶させていた式１を計算するプログラムを用いて周波数を演算する。
〔ステップ２２〕
ステップ２１の演算結果は、Ｉ／Ｏポート２５を介して渦電流式膜厚測定手段３ＡのＩ／Ｏポート３５に伝達され、そこからＤ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。そして渦電流測定センサ４で測定された誘導磁場のＸ出力とＹ出力は、渦電流式膜厚測定手段３ＡのＡ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２のＩ／Ｏポート２５に伝達され、演算部２１を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録する。
【００３６】
この渦電流測定センサ４での測定の間、渦電流測定センサ４を手でリフトオフさせ、そのときの渦電流測定センサ４からの検出信号を取得する。
〔ステップ２３〕
パソコン２の演算部２１で、ＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録した式２及び式３を計算するプログラムを用いてＹ出力の偏差の位相角依存性を計算し、Ｙ出力の偏差が最小になる位相角を求める。
〔ステップ２４〕
ステップ２３での計算結果は、Ｉ／Ｏポート２５を介して渦電流式膜厚測定手段３Ａに伝達し、周波数をステップ２１の計算値、位相角をステップ２３の評価結果として、Ｄ／Ａコンバータ３６を介して渦電流測定センサ４に交流電圧を印加する。
【００３７】
渦電流測定センサ４で測定されたＸ出力とＹ出力は、Ａ／Ｄコンバータ３７及びＩ／Ｏポート３５を介してパソコン２のＩ／Ｏポート２５に伝達され、演算部２１を介してＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録される。
【００３８】
そして、測定対象物である非磁性金属Ｍ２上にエンコーダ14を固定し、渦電流測定センサ４を非磁性金属Ｍ２に沿って手動によって移動させることで、エンコーダ１４の巻取りコード１５が移動量に応じて引き出され、その巻取りコード１５の引き出し量をエンコーダ１４で測定して渦電流測定センサ４の位置を測定する。その測定結果はパソコン2のA／Dコンバータ２９及びＩ／Ｏポート２５を介して演算部２１に伝達され、渦電流測定センサ４の位置情報をＨＤＤ２２，ＲＡＭ２３，ＲＯＭ２４等のいずれか１つ以上のデータ入力手段に記録すると共に、モニタ２８に渦電流測定センサ４の出力と位置情報を表示する。
〔ステップ２５〕
モニタ２８に表示された渦電流測定センサ４の出力を非磁性金属の交換時の膜厚基準と比較して、測定対象物である非磁性金属Ｍ２が交換時期に達しているか否かを判定する。
【００３９】
以上説明したように本実施の形態によれば、周波数と位相角をある範囲に設定できるので、第１の実施の形態に較べて非磁性金属の膜圧の測定が簡便化され、測定時間の短縮が図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第１の実施の形態を実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を示すブロック図。
【図２】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられる渦電流測定センサを示す斜視図。
【図３】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられるアクチュエータを示す斜視図。
【図４】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置の信号伝達図。
【図５】周波数の非磁性金属厚さ依存性を示すグラフ。
【図６】Y出力変動率と位相角の依存性を示すグラフ。
【図７】Y出力変動率と周波数の依存性を示すグラフ。
【図８】図１に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置に用いられる渦電流測定センサの変形例を示す模式側面図。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿う横断平面図。
【図１０】本発明による渦電流式非磁性金属膜厚測定方法の第２の実施の形態を実施するための渦電流式非磁性金属膜厚測定装置を示すブロック図。
【図１１】図１０に示す渦電流式非磁性金属膜厚測定装置の信号伝達図。
【符号の説明】
【００４１】
１…渦電流式非磁性金属膜厚測定装置、２…パーソナルコンピュータ、３…渦電流式膜厚測定手段、４…渦電流測定センサ、４Ａ…渦電流測定マルチセンサ、５…アクチュエータ、６…アクチュエータドライバ、７…コア、８…コイル、９…シールド材、１０Ａ…基台、１０Ｂ…第１移動台、１０Ｃ…第２移動台１０Ｃ、１１Ａ〜１１Ｃ…モータ、１２Ａ〜１２Ｃ…ねじ棒、１３Ａ〜１３Ｃ…移動駒、１４…エンコーダ、１５…巻取りコード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項２】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、予め複数の仕様に形成された複数の較正試験体上に前記励磁コイルと検出コイルを設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体の仕様に適する値に夫々選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記各較正試験体に応じて前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を夫々選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角を前記非磁性金属に応じて選択して前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項３】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ導電率、透磁率及び前記非磁性金属の交換時の膜厚に形成した較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項４】
渦電流測定センサを非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置し渦電流測定センサへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて励磁電流の位相角を調整して較正試験体上に設置された渦電流測定センサから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて非磁性金属の膜厚を測定する工程とを有する渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項５】
前記励磁電流の周波数を選定する工程は、
（周波数）＝（厚さ）２÷（２×π×導電率×透磁率）
の式で基準となる周波数を算出する工程を有し、前記位相角を選定する工程は、
偏差＝〔（検出コイルの浮き上がり発生時の渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）−（検出コイルの浮き上がりがないときの渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）〕÷（検出コイルの浮き上がりがないときの渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）
で定義される偏差の位相角依存性を、
（位相角０度での渦電流式膜厚測定手段出力の虚数部分の偏差）×ｓｉｎ（位相角）＋（位相角０度での渦電流式膜厚測定手段出力の実数部分の偏差）×ｃｏｓ（位相角）
の式で算出し、誤差が小さくなる位相角を決定する工程を有することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項６】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定装置において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する周波数選定手段と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する位相角選定手段と、周波数選定手段と位相角選定手段によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する膜厚測定手段とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定装置。
【請求項１】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項２】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、予め複数の仕様に形成された複数の較正試験体上に前記励磁コイルと検出コイルを設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体の仕様に適する値に夫々選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記各較正試験体に応じて前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を夫々選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角を前記非磁性金属に応じて選択して前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項３】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定方法において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ導電率、透磁率及び前記非磁性金属の交換時の膜厚に形成した較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する工程とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項４】
渦電流測定センサを非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置し渦電流測定センサへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する工程と、選定された周波数に基づいて励磁電流の位相角を調整して較正試験体上に設置された渦電流測定センサから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する工程と、これら工程によって決められた周波数と位相角に基づいて非磁性金属の膜厚を測定する工程とを有する渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項５】
前記励磁電流の周波数を選定する工程は、
（周波数）＝（厚さ）２÷（２×π×導電率×透磁率）
の式で基準となる周波数を算出する工程を有し、前記位相角を選定する工程は、
偏差＝〔（検出コイルの浮き上がり発生時の渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）−（検出コイルの浮き上がりがないときの渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）〕÷（検出コイルの浮き上がりがないときの渦電流式膜厚測定手段の虚数部分の出力）
で定義される偏差の位相角依存性を、
（位相角０度での渦電流式膜厚測定手段出力の虚数部分の偏差）×ｓｉｎ（位相角）＋（位相角０度での渦電流式膜厚測定手段出力の実数部分の偏差）×ｃｏｓ（位相角）
の式で算出し、誤差が小さくなる位相角を決定する工程を有することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の渦電流式非磁性金属膜厚測定方法。
【請求項６】
励磁コイルを励磁し磁性金属上の非磁性金属に生じる渦電流による誘導磁場を検出コイルにより検出して前記非磁性金属の膜厚を測定する渦電流式膜厚測定手段を用いた渦電流式非磁性金属膜厚測定装置において、前記励磁コイルと検出コイルを前記非磁性金属と同じ仕様の較正試験体上に設置して前記励磁コイルへ供給する励磁電流の周波数を各較正試験体に適する値に選定する周波数選定手段と、選定された周波数に基づいて前記励磁電流の位相角を調整して前記較正試験体上に設置された前記検出コイルから出力される虚数部分の変動率が小さくなる位相角を選定する位相角選定手段と、周波数選定手段と位相角選定手段によって決められた周波数と位相角に基づいて前記渦電流式膜厚測定手段により前記非磁性金属の膜厚を測定する膜厚測定手段とを備えたことを特徴とする渦電流式非磁性金属膜厚測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２９８２９２（Ｐ２００７−２９８２９２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２４１３２（Ｐ２００６−１２４１３２）
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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