(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体本体の寸法を測定可能な、非破壊検査測定システムを提供する。【解決手段】非破壊検査測定システム１０は、被検体本体を励磁する励磁コイル１１３と、前記被検体本体に生じる磁界変化を出力する検出コイル１２１と、前記励磁コイル１１３に正弦波信号、または異なる周波数の合成信号を印加し、前記検出コイル１２１からの電圧を検出し、前記被検体本体の寸法ｔ２を測定する測定装置３とを備える。前記被検体本体の前記寸法ｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、前記寸法ｔ２ごとに前記検出コイル１２１からの電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差とから、振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果を結ぶ直線の勾配を計算する較正時勾配計算部３１０と、複数の前記寸法ｔ２ごとの、当該寸法ｔ２に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、前記寸法ｔ２の測定時に前記寸法ｔ２を推定する。【選択図】図１
2020148460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備える非破壊検査測定システムであって、
前記測定装置は、
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、
複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、
前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する測定部と、
を備えている、非破壊検査測定システム。
【請求項２】
前記較正部は、複数の前記寸法ごとに、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との前記関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを前記連立方程式として解くことにより前記寸法と前記勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、前記勾配を基にした値を前記変数として前記係数を適用することにより前記推定式を立式する、請求項１に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項３】
前記測定部は、前記被検体本体の測定対象となる前記部分に対し、前記検出コイルから出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと前記基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する前記振幅比−位相差平面上での前記勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を前記推定式の前記変数に代入して前記寸法を計算、測定する、請求項１または２に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項４】
前記較正時勾配計算部は、更に、複数の前記寸法ごとに求められた前記直線間の交点を計算し、
前記測定部は、前記振幅比−位相差平面上での前記測定時振幅比及び前記測定時位相差に対応する測定点と前記交点とを結ぶ直線の勾配を、前記測定時勾配として計算する、請求項３に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項５】
前記測定条件は、前記被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、前記被検体本体への距離を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項６】
前記較正時勾配計算部は、前記勾配を計算する際に前記励磁コイルに印加した前記正弦波信号または前記合成信号の周波数とは異なる周波数を前記励磁コイルに印加し、前記検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、前記基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または前記基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、
前記較正部は、複数の前記寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値と、及び前記異周波数振幅比または前記異周波数位相差との関係から前記連立方程式を構築し、その解を基に、前記推定式を立式する、請求項１から５のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項７】
前記被検体本体は板体であり、前記寸法は前記板体の厚さであり、
前記勾配を基にした値は前記勾配であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配は比例の関係にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項８】
前記被検体本体は断面円形の棒体であり、
前記寸法は、基準となる大きさの円の直径と、前記棒体の断面の直径との差分の二乗であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項９】
前記被検体本体は断面四角形の棒体であり、
前記寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、前記棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗であり、
前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項１０】
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、前記棒体の長さと、前記較正時勾配計算部により計算された前記勾配を２軸とする長さ−勾配平面上での、少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、前記勾配を基にした値として当該直線の勾配である２次勾配を計算する較正時２次勾配計算部を備え、
前記較正部は、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記２次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に前記推定式を立式する、請求項８または９に記載の非破壊検査測定システム。
【請求項１１】
被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、
前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、
複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、
前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する、非破壊検査測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜６に示すように、電磁誘導を利用した渦流探傷装置において、正弦波発生器、励磁コイルを駆動する駆動回路、励磁コイル及び検出コイルからなるセンサ、検出コイルの出力を増幅する増幅回路及び同期検波回路を含む解析回路等で構成された装置が提案され、使用されている。
【０００３】
上記のような装置により、被検体の内部に設けられた部材の寸法を測定することが、広く行われている。
例えば、特許文献７には、次のような非破壊検査測定システムの較正装置が開示されている。非破壊検査測定システムの較正装置は、励磁コイルと、検出コイルと、管本体を励磁するため励磁コイルに正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧の変化を検出するコンピュータと、を備える。較正装置は、管本体で厚さが既知の複数の較正点において検出コイルから出力される電圧変化の振幅および位相差を変数として連立方程式に取り込むことによって、コンピュータにおける検出結果の較正を行う。この較正装置は、較正点のそれぞれにおいて、較正条件を複数に異ならせ、それぞれの較正条件で検出コイルから出力される電圧変化の振幅および位相差を連立方程式に取り込んで較正を行う。
【０００４】
表８は、例えば上記の特許文献７として示された従来技術の実験結果である。本実験における被検体は、外缶と内缶を備えている。外缶と内缶は共に窯状に形成されており、内缶は外缶の内側に設けられ、内缶は外側から視認できない状態となっている。本実験においては、内缶の厚さを測定する。
【表８】
2020148460.tif 000003
【０００５】
振幅比をｘ、位相差をｙとして内缶の厚さｔ２を推定する推定式は、係数ａ、ｂ、定数項ｃを用いて、次の数式６として立式することができる。
【数６】
2020148460.tif 000004
ここで、係数ａ、ｂ、定数項ｃは、較正として、内缶の厚さｔ２が既知の３点（ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３）において、実際に内缶の厚さｔ２を測定し、その各々における、振幅比ｘ、位相差ｙ、内缶の厚さｔ２の測定値の組み合わせ（ｘ１、ｙ１、ｔ２１）、（ｘ２、ｙ２、ｔ２２）、（ｘ３、ｙ３、ｔ２３）を上式に入力した、次の数式７として示される連立方程式を解くことにより、決定することができる。
【数７】
2020148460.tif 000005
表８において、「振幅比３３Ｈｚ」、「位相差３３Ｈｚ（ｒａｄ）」、「ｔ２較正値（ｍｍ）」の欄の第１行、第２行、及び第３行の各々は、上記の（ｘ１、ｙ１、ｔ２１）、（ｘ２、ｙ２、ｔ２２）、（ｘ３、ｙ３、ｔ２３）のそれぞれの組み合わせの実際の数値を記載したもので、上記の連立方程式を表形式で表したものである。
この連立方程式を解いて求めた係数ａ、ｂ、定数項ｃの値は、表８中のａ、ｂ、ｃと示されたそれぞれの欄に記載されている。
【０００６】
より具体的には、本実験においては、数式８として示される３元連立方程式を用いて、厚さの推定値の較正を行っている。すなわち、周辺温度が１０．４℃の状況下において、内缶と外缶の間隔であるＧａｐが８０ｍｍで内缶の厚さｔ２が３５ｍｍと２５ｍｍの場合と、間隔Ｇａｐが７０ｍｍで内缶の厚さｔ２が３５ｍｍの場合との各々で、振幅比と位相差を計算し、これらの計算結果を数式７に代入して、次の数式８として取り込んでいる。
【数８】
2020148460.tif 000006
【０００７】
上記の数式８においては、係数ａ、ｂ、及び定数項ｃを用いており、各々の結果において、振幅比に係数ａを乗算した値、位相差に係数ｂを乗算した値、及び定数項ｃを加算し、これが既知の厚さｔ２と一致するように、方程式を立式している。
この３つの方程式を連立方程式として解くことにより、表８に示されるように、未知数ａ、ｂ、ｃの値が求められる。これら係数ａ、ｂ、及び定数項ｃの値を使用し、振幅比をｘ、位相差をｙとすると、内缶の厚さｔ２を推定する、次の推定式が立式される。
【数９】
2020148460.tif 000007
【０００８】
図２３は、上記の推定式に基づき内缶の厚さｔ２を推定、測定した一例であり、周辺温度が１０．４℃の場合の測定結果を示すグラフである。図２４は、図２３に、周辺温度が１１．４℃の場合の測定結果を破線で追加したグラフである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７５３４９９号公報
【特許文献２】特許第３２６６１２８号公報
【特許文献３】特開２０１０−４８５５２号公報
【特許文献４】特許第３８９６４８９号公報
【特許文献５】特開２０１０−５４３５２号公報
【特許文献６】特許第４７５６４０９号公報
【特許文献７】特開２０１８−５９８０４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２３においては、内缶の厚さｔ２が３５ｍｍの場合は、正確な値を示しているが、間隔Ｇａｐの値が変わると、値が不正確となっている。また、図２４に示されるように、周辺温度が１１．４℃に上昇した場合においては、値がより一層不正確となっている。
【００１１】
上記のように、従来の装置においては、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定するに際し、測定条件の影響を低減することが求められている。
測定条件としては、例えば、被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体の距離、間隔や、温度が挙げられる。すなわち、図２３、図２４として示したように、間隔Ｇａｐや温度が変わることにより、測定結果の精度が低減する場合がある。
特に距離に関しては、被検体本体の寸法を測定する際に、これを把握できない状況が多い。このような場合としては、例えば、被検体が、管状の被検体本体と、被検体本体の外側に設けられて、被検体本体の外側を覆う外被体を備える場合において、外被体の影響を除いて被検体本体の厚さを測定するような状況が想定される。あるいは、被検体が、上記実験において説明したような、外缶と内缶で構成された二重缶体である場合において、外缶と内缶の間隔が外部からは観測出来ない状況の下で、被検体本体である内缶の厚さを正確に測定するような状況も想定される。更には、被検体が鉄筋コンクリートである場合において、コンクリート表面と鉄筋間の距離、すなわち業界用語で言う「かぶり」の量が不明な状況の下で、被検体本体となる鉄筋の太さを正確に測定するような状況が想定される。
このように、測定条件、特に被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体の距離、間隔が把握できない場合であっても、被検体本体の寸法を正確に把握することが望まれている。
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、測定条件の影響を低減し高精度で被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能な、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備える非破壊検査測定システムであって、前記測定装置は、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する測定部と、を備えている、非破壊検査測定システムを提供する。
上記のような構成によれば、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を測定する前に、寸法が既知で異なる複数の部分に対し、寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定、測定する際には、寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記較正部は、複数の前記寸法ごとに、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との前記関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを前記連立方程式として解くことにより前記寸法と前記勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、前記勾配を基にした値を前記変数として前記係数を適用することにより前記推定式を立式する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
【００１５】
本発明の別の態様においては、前記測定部は、前記被検体本体の測定対象となる前記部分に対し、前記検出コイルから出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと前記基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する前記振幅比−位相差平面上での前記勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を前記推定式の前記変数に代入して前記寸法を計算、測定する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
【００１６】
本発明の別の態様においては、前記較正時勾配計算部は、更に、複数の前記寸法ごとに求められた前記直線間の交点を計算し、前記測定部は、前記振幅比−位相差平面上での前記測定時振幅比及び前記測定時位相差に対応する測定点と前記交点とを結ぶ直線の勾配を、前記測定時勾配として計算する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システムを適切に実現可能である。
【００１７】
本発明の別の態様においては、前記測定条件は、前記被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、前記被検体本体への距離を含む。
上記のような構成によれば、被検体の外表面または外表面を構成する部材からの、被検体本体への距離の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【００１８】
本発明の別の態様においては、前記較正時勾配計算部は、前記勾配を計算する際に前記励磁コイルに印加した前記正弦波信号または前記合成信号の周波数とは異なる周波数を前記励磁コイルに印加し、前記検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、前記基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または前記基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、前記較正部は、複数の前記寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値と、及び前記異周波数振幅比または前記異周波数位相差との関係から前記連立方程式を構築し、その解を基に、前記推定式を立式する。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部において勾配を計算する際に励磁コイルに印加した信号の周波数とは異なる周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比、または基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算して、これを連立方程式に反映している。周波数が異なると、その振幅または位相差は、渦電流の影響を異なるように受けるため、異なる周波数の振幅比または位相差が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【００１９】
本発明の別の態様においては、前記被検体本体は板体であり、前記寸法は前記板体の厚さであり、前記勾配を基にした値は前記勾配であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配は比例の関係にある。
上記のような構成によれば、被検体本体が、平板状や窯状に形成された板体である場合に、その厚さを、高精度に測定可能である。
【００２０】
本発明の別の態様においては、前記被検体本体は断面円形の棒体であり、前記寸法は、基準となる大きさの円の直径と、前記棒体の断面の直径との差分の二乗であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体が断面円形の棒体である場合には、励磁コイルにより生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面円形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、棒体の直径ではなく、何らかの基準となる大きさの円を規定したときに、この円の直径と、測定対象となる棒体の断面の直径との差分の二乗に比例する関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体が断面円形の棒体である場合に、その直径を、高精度に測定可能である。
【００２１】
本発明の別の態様においては、前記被検体本体は断面四角形の棒体であり、前記寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、前記棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗であり、前記連立方程式においては、前記寸法と前記勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体が断面四角形の棒体である場合には、励磁コイルにより生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面四角形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、何らかの基準となる大きさの四角形を規定したときに、この四角形の対角線の長さと、測定対象となる棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗に比例の関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体が断面四角形の棒体である場合に、その厚さを、高精度に測定可能である。
【００２２】
本発明の別の態様においては、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、前記棒体の長さと、前記較正時勾配計算部により計算された前記勾配を２軸とする長さ−勾配平面上での、少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、前記勾配を基にした値として当該直線の勾配である２次勾配を計算する較正時２次勾配計算部を備え、前記較正部は、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記２次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に前記推定式を立式する。
被検体本体が棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合においては、寸法は、上記のように計算された勾配よりも、棒体の長さと勾配を２軸とする長さ−勾配平面上での、少なくとも２つの、長さと勾配の対応関係に対応する、点間を結ぶ直線の勾配である２次勾配に比例する関係となる。
上記のような構成によれば、連立方程式は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された２次勾配との関係から構築されているため、推定式には寸法と２次勾配の関係が反映される。
したがって、被検体本体が棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合に、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【００２３】
また、本発明は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、前記励磁コイルで前記被検体本体を励磁したときに前記被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、前記被検体本体を励磁するため前記励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、前記検出コイルから出力される電圧を検出し、前記被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、前記被検体本体の前記寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の前記寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、前記検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、前記振幅比と前記位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の前記寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された前記勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、前記寸法の測定時に前記寸法を推定する、前記勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、前記推定式を基に、前記被検体本体の測定対象となる部分の前記寸法を推定して測定する、非破壊検査測定方法を提供する。
上記のような構成によれば、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を測定する前に、寸法が既知で異なる複数の部分に対し、寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定、測定する際には、寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、測定条件の影響を低減し高精度で被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能な、非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。
【図２】上記実施形態における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。
【図３】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を３３Ｈｚとし、温度を１０．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図４】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を３３Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図５】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を３９Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図６】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を５７Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図７】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を６９Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図８】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例において、周波数を８７Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図９】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。
【図１０】上記実施形態における非破壊検査測定システムを用いた非破壊検査測定方法のフローチャートである。
【図１１】上記実施形態の第１変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。
【図１２】上記実施形態の第１変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。
【図１３】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。
【図１４】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。
【図１５】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、振幅比と位相差の関係を示すグラフである。
【図１６】図１５の部分拡大図である。
【図１７】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムの作用の説明図である。
【図１８】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体の外表面と被検体本体との距離が３６．５ｍｍの場合の測定結果を示すグラフである。
【図１９】上記実施形態の第２変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体の外表面と被検体本体との距離が５６．５ｍｍの場合の測定結果を示すグラフである。
【図２０】上記実施形態の第３変形例における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。
【図２１】上記実施形態の第３変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、被検体本体の長さと勾配の関係を示すグラフである。
【図２２】上記実施形態の第３変形例における非破壊検査測定システムを用いた実施例における、測定結果を示すグラフである。
【図２３】従来技術を用いた実施例において、周波数を３３Ｈｚとし、温度を１０．４℃とした場合の結果を示すグラフである。
【図２４】従来技術を用いた実施例において、周波数を３３Ｈｚとし、温度を１０．４℃及び１１．４℃とした場合の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態における非破壊検査測定システムは、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、励磁コイルで被検体本体を励磁したときに被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、被検体本体を励磁するため励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧を検出し、被検体本体の寸法を測定する測定装置と、を備えるものであって、測定装置は、被検体本体の寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部と、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法の測定時に寸法を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部と、推定式を基に、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定して測定する測定部と、を備えている。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態における非破壊検査測定システムの構成を示す図である。図２は、本実施形態における非破壊検査測定システムの、センサの模式的な平面図である。
本実施形態における非破壊検査測定システム１０は、被検体２内に設けられた被検体本体２０２の寸法を測定する。
被検体本体２０２は、本実施形態においては、板体である。検査対象となる被検体２は、特に本実施形態においては、厚さｔ１の外缶２０１と間隔Ｇａｐを隔てた厚さｔ２の内缶（被検体本体）２０２を備え、２層構造となっている。外缶２０１と内缶２０２は共に窯状に形成されており、内缶２０２は外缶２０１の内側に設けられ、内缶２０２は外側から視認できない状態となっている。本実施形態においては、非破壊検査測定システム１０は内缶２０２の厚さ（寸法）ｔ２を測定する。
被検体２は、ステンレス鋼、一般鋼材等、導電性のある金属体であれば何でも良く、形状も平板または曲面板であっても良い。
なお、図１において、被検体２は、断面構造の一部のみが示されている。
【００２８】
非破壊検査測定システムは、センサ１と、測定装置３と、を備えている。
センサ１は、検出器１２と、６つの励磁器１１と、を備えている。
検出器１２は、センサ１を平面視したときに、センサ１を形成する筐体１ａの中央近傍に設けられている。検出器１２は、検出コイル１２１を備えている。検出コイル１２１は、本実施形態においては空芯コイルである。検出コイル１２１は、フェライト等の磁性体のコアを用いると感度が高くなるが、磁性体のコアは磁力線を誘引するので自然な磁力線分布を乱すこと、及びその比透磁率に温度特性があるため、空芯コイルの方が良好な特性が得られる。
検出器１２は、センサ１の筐体１ａの下面１ｂを外缶２０１の外表面２０１ａに沿わせて設けた際に、検出コイル１２１の中心軸Ｃ１２が被検体２の外表面２０１ａの法線方向に一致するように、センサ１内に設けられている。
【００２９】
励磁器１１は、図２のようにセンサ１を平面視した際に、検出器１２を囲うように設けられている。励磁器１１は、励磁コア１１１、フィードバックコイル１１２、及び励磁コイル１１３を備えている。
励磁コア１１１は、積層珪素鋼板等の磁性体からなる。励磁コア１１１は棒状の部材を２か所で屈曲させたような形状を成しており、屈曲した部分を境界として、第１コア部１１１ａ、第２コア部１１１ｂ、及び第３コア部１１１ｃが形成されている。第１コア部１１１ａと第３コア部１１１ｃは、中間に位置する第２コア部１１１ｂに対して同じ方向に向けて傾くように屈曲されて形成されている。励磁コア１１１は、第２コア部１１１ｂが筐体１ａの下面１ｂと略平行となるように、かつ第１コア部１１１ａと第３コア部１１１ｃの先端が筐体１ａの下面１ｂに向けて接近するように、筐体１ａ内に位置づけられている。第１コア部１１１ａは、第３コア部１１１ｃよりも検出器１２側に位置するように設けられている。このようにして、計６つの励磁器１１は、検出器１２を中心として放射状に配置されて、検出器１２の直下に磁束が集中するように設けられている。
【００３０】
励磁器１１の第１コア部１１１ａには、フィードバックコイル１１２が巻回されている。
励磁コイル１１３の各々は、第１励磁コイル１１３ａ、第２励磁コイル１１３ｂ、及び第３励磁コイル１１３ｃを備えている。
第１励磁コイル１１３ａは、フィードバックコイル１１２の周囲に巻回されている。既に説明したような第１コア部１１１ａの構成により、第１励磁コイル１１３ａの中心軸Ｃ１３は、検出コイル１２１の中心軸Ｃ１２と被検体２側で交差するように設けられている。
全ての励磁器１１の第１励磁コイル１１３ａ、第２励磁コイル１１３ｂ、及び第３励磁コイル１１３ｃは、いずれも同じ方向に巻回されており、また互いに直列接続されている。なお、各励磁コイル１１３は、３つの励磁コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃを備えるものとして説明したが、これらが一体として形成されていても良い。
また、全ての励磁器１１のフィードバックコイル１１２どうしは、互いに直列接続されている。フィードバックコイル１１２と励磁コイル１１３は接続されていない。
このように、６つの励磁器１１の励磁コイル１１３及びフィードバックコイル１１２は、それぞれ、全て磁束的に同一方向に、加法的に直列接続され、中点接地平衡入出力とし、耐ノイズ性を高めた構成になっている。
【００３１】
このようなセンサ１において、励磁コイル１１３が励振されると、励磁コイル１１３は励磁コア１１１を励磁し、これにより励磁コア１１１内に磁束が生じる。フィードバックコイル１１２は、この励磁コア１１１内に生じた磁束を捕捉する。フィードバックコイル１１２が捕捉した結果の出力は、基準電圧として使用される。
また、励磁コイル１１３は被検体２の内缶２０２を同様に励磁し、これにより内缶２０２内に磁束が生じる。検出コイル１２１は、この内缶２０２内に生じた磁束を捕捉する。検出コイル１２１が捕捉した結果の出力となる電圧は、基準電圧と比較されて、内缶２０２の厚さｔ２の測定に使用される。検出コイル１２１は、単純な巻き方で中点接地でも良いが、巻き半径により捕捉磁束量が異なるため、例え巻き数の中央を接地しても、完全な平衡出力とはならない。そこで、本実施形態では、バイファイラー巻きとし、完全な平衡出力として、耐ノイズ性を高めている。
【００３２】
このように、励磁コイル１１３は、被検体２内に設けられた被検体本体２０２を励磁する。また、検出コイル１２１は、励磁コイル１１３で被検体本体２０２を励磁したときに被検体本体２０２に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する。
【００３３】
測定装置３は、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）３０１、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）３０２、電力増幅器３０３、マルチプレクサ３０４、コンピュータ３０５、及び表示・データ集録部３０６を備えている。
コンピュータ３０５は、単一周波数または複数周波数の正弦波信号の合成信号をデジタル的に発生させる。ＤＡＣ３０１は、コンピュータ３０５で発生させ、デジタル的に合成した信号をアナログ信号に変換する。電力増幅器３０３は、ＤＡＣ３０１からのアナログ信号を増幅し、センサ１の第１励磁コイル１１３ａ、第２励磁コイル１１３ｂ、及び第３励磁コイル１１３ｃに供給する。このアナログ信号により、励磁コイル１１３が交番電圧で励振される。励磁コイル１１３が励振されると、被検体である外缶２０１、内缶２０２に磁界変化が生じる。この外缶２０１、内缶２０２の磁界変化に応じて流れる渦電流によって、検出コイル１２１周辺の総合的な磁界が変化し、検出コイル１２１から渦電流による変化を含んだ電圧変化が出力される。このように、渦電流による磁界変化のみを区別して検出することは極めて困難であるが、渦電流による磁界変化を含んだ磁界変化として検出コイル１２１で検出している。
【００３４】
既に説明したように、第１励磁コイル１１３ａが励磁されると、フィードバックコイル１１２は、励磁コア１１１内に生じた磁束を捕捉する。このフィードバックコイル１１２からの信号は、マルチプレクサ３０４を介してＡＤＣ３０２に伝送され、ＡＤＣ３０２によりデジタル信号に変換され、コンピュータ３０５により励磁磁束を一定に保つようフィードバック処理される。
【００３５】
マルチプレクサ３０４には、検出コイル１２１に発生する電圧と、フィードバックコイル１１２から出力された電圧とが入力される。ＡＤＣ３０２は、マルチプレクサ３０４の出力をデジタル信号に変換し、コンピュータ３０５に出力する。コンピュータ３０５は、ＡＤＣ３０２からの出力に基づいて、測定及び解析処理を実行する。
コンピュータ３０５は、検出コイル１２１から出力される電圧と、基準電圧、すなわちフィードバックコイル１１２から出力される電圧を比較し、これらの振幅比と位相差を計算する。より詳細には、コンピュータ３０５は、振幅比として、フィードバックコイル１１２の出力の振幅値を分母とし、検出コイル１２１の出力の振幅値を分子とした値を計算する。これにより、測定系の電圧変動等による影響が抑制される。同様に、コンピュータ３０５は、位相差として、フィードバックコイル１１２の出力位相と検出コイル１２１の出力位相の差を計算する。
表示・データ集録部３０６は、コンピュータ３０５における測定及び解析処理の結果のデータを、表示、集録する。
【００３６】
このような非破壊検査測定システム１０を用いて被検体本体すなわち内缶２０２の、寸法すなわち厚さの測定を行う際には、被検体２の外表面２０１ａに沿ってセンサ１を移動させながら、内缶２０２の厚さｔ２が既知の複数の部分で、コンピュータ３０５によって正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を発生させて励磁コイル１１３を励振させる。コンピュータ３０５は、励磁コイル１１３の励振に応じて検出コイル１２１から出力される電圧変化の振幅比、位相差を計算する。
厚さｔ２が既知の部分で検出コイル１２１から出力される電圧のフィードバックコイル１１２との振幅比、位相差を計算するのは、この振幅比及び位相差から推定される内缶２０２の厚さｔ２を、測定した部分における実際の厚さと照合することで、推定結果を較正するのが目的である。較正については、後に詳説する。
ここで、正弦波信号の周波数を複数に異ならせて測定を行う場合、その複数の正弦波信号をコンピュータ３０５でデジタル的に発生させ、その合成されたデジタル信号をＤＡＣ３０１でアナログ信号に変換し、電力増幅器３０３を介して励磁コイル１１３を励磁する。検出コイル１２１の出力はマルチプレクサ３０４で実質的にサンプリング後、ホールドされ、ＡＤＣ３０２によりデジタル信号に変換され、コンピュータ３０５により高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理され、周波数ごとに振幅、位相差として出力される。フィードバックコイル１１２の出力も同様に、マルチプレクサ３０４、ＡＤＣ３０２を介してデジタル信号に変換され、コンピュータ３０５により高速フーリエ変換され、周波数ごとに振幅、位相差として出力される。最終的には、振幅はフィードバックコイル１１２の出力に相当する振幅を分母とし、検出コイル１２１の出力に相当する振幅を分子とした周波数ごとの振幅比として出力される。同様に、位相差は、フィードバックコイル１１２に相当する位相差を基準として検出コイル１２１の出力に相当する位相差を算出し、周波数ごとの位相差として出力される。一般の信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）においては、サンプリング後の不連続部分を生じないようにするためにハミング窓等の窓関数フイルターを挿入する必要があるが、本実施例においては、上記、複数の正弦波信号をコンピュータ３０５でデジタル的に発生させる際に、連続波ではなく、ゼロから指数関数的に徐々に立ち上がる前置部（プリアンブル）と指数関数的に徐々に立ち下がりゼロになる後置部（ポストアンブル）を設けたバースト信号とすることにより、窓関数の挿入を省略することが可能となるため、これを省略している。
このように、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することにより、各周波数の各々の正弦波としての振幅比、位相差を同時に検出することが可能であるため、測定効率が高い。
【００３７】
一般的に、正弦波信号はその周波数、振幅、位相の３定数が決まれば、その波形が一意的に特定できる。そこで、コンピュータ３０５においては、波形解析処理手法として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用し、振幅と位相とを算定する。
振幅としては、通常、電圧値が取られるが、検出コイル１２１の出力は、その値そのものは温度や電圧変動等の変動要因で変動する場合が多い。そこで、測定系の変動を抑えるため、既に説明したように、フィードバックコイル１１２の出力電圧の振幅を分母とする検出コイル１２１の出力との比を取った振幅比として、より一般化することで、精度の高いデータ集録が可能である。
位相は、フィードバックコイル１１２への入力位相と検出コイル１２１の出力との位相差をラジアン（ｒａｄｉａｎ）で表した。
【００３８】
ここで、コンピュータ３０５においては、発生させる正弦波信号の各周波数の周波数列を、その各々の高調波が互いに相手方の周波数領域に落ち込む所謂エリアッシング現象を防ぐため、３を基数とする素数系列とし、本実施形態では、例えば、３３，３９，５７，６９，８７Ｈｚとしている。５０，６０Ｈｚ付近を避けたのは電源ノイズの影響を防ぐためである。また本実施形態では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）として８１９２ポイントのデータを取得しているので、３（Ｈｚ）×８１９２＝２４，５７６（Ｈｚ）のサンプリング周波数でサンプリングを行っている。
【００３９】
次に、本実施形態における較正について説明する。
非破壊検査測定システム１０を用いて実際に内缶２０２の厚さｔ２を測定する前に、非破壊検査測定システム１０を較正する必要がある。較正は、被検体２の内缶２０２の厚さｔ２や、外缶２０１と内缶２０２の間隔であるＧａｐを変動させて検出コイル１２１の出力電圧を測定し、厚さｔ２や間隔Ｇａｐと検出コイル１２１の出力電圧との関係を調べることにより行われる。したがって、理想的には、被検体２に、厚さｔ２や間隔Ｇａｐが既知で異なる複数の部分があれば、この部分における検出コイル１２１の出力電圧を調べることで、較正を行うことができる。しかし、このような条件を満たすような部分が被検体２にない場合には、厚さｔ２や間隔Ｇａｐを変更可能な模擬体を作成し、これを用いて較正を行う。
なお、本実施形態においては、被検体本体すなわち内缶２０２の被検体２中の位置を、上記のように、被検体２の外表面２０１ａを構成する部材である外缶２０１からの、内缶２０２への距離となる間隔Ｇａｐで表現しているが、被検体２の外表面２０１ａからの距離、すなわち外缶２０１の厚さｔ１と間隔Ｇａｐの和により表現してもよいのは言うまでもない。
【００４０】
非破壊検査測定システム１０の較正と、この較正結果を用いた内缶２０２の厚さｔ２の推定、測定を行うために、コンピュータ３０５は、較正時勾配計算部３１０、較正部３１１、及び測定部３１２を備えている。
【００４１】
較正時勾配計算部３１０は、特定の周波数で、内缶２０２の既知の第１の厚さｔ２１で、外缶２０１と内缶２０２の既知の第１の間隔Ｇａｐ１において、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比を横軸とし、位相差を縦軸とした振幅比−位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部３１０は、外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐを第１の間隔Ｇａｐ１と異なる第２の間隔Ｇａｐ２に変更し、他は同じ条件の下で、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上にプロットされたこれら２つの点を結ぶ、第１の直線を計算する。
較正時勾配計算部３１０はまた、第１の厚さｔ２１とは異なる既知の第２の厚さｔ２２で、外缶２０１と内缶２０２の第３の間隔Ｇａｐ３において、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部３１０は、外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐを第３の間隔Ｇａｐ３と異なる第４の間隔Ｇａｐ４に変更し、他は同じ条件の下で、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上にプロットされたこれら２つの点を結ぶ、第２の直線を計算する。
上記において、第１の間隔Ｇａｐ１と第３の間隔Ｇａｐ３、及び第２の間隔Ｇａｐ２と第４の間隔Ｇａｐ４は、それぞれ、同一であっても良いが、異なっていても良い。
【００４２】
次に、較正時勾配計算部３１０は、第１の直線と第２の直線の延長線上の交点Ｐ０を求める。
また、較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上で、第１の直線の勾配と、第２の直線の勾配を計算する。
【００４３】
このように、較正時勾配計算部３１０は、内缶２０２の厚さｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、複数の厚さｔ２１、ｔ２２ごとに、異なる複数の測定条件Ｇａｐ１、Ｇａｐ２、及び測定条件Ｇａｐ３、Ｇａｐ４の各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。
また、較正時勾配計算部３１０は、複数の厚さｔ２１、ｔ２２ごとに求められた直線間の交点Ｐ０を計算する。
また、測定条件は、被検体２の外表面２０１ａからの、または外表面２０１ａを構成する部材２０１からの、被検体本体２０２への距離を含む。本実施形態においては、この距離は、外缶２０１と内缶２０２間の間隔Ｇａｐである。
【００４４】
後に図３等の実施例を用いて詳細に説明するように、内缶２０２の厚さｔ２と、当該厚さｔ２に対応する直線に対して計算された勾配の間には、比例の関係が成立する。すなわち、勾配をｘとし、ａを勾配にかかる係数、ｂを定数とすると、内缶２０２の厚さｔ２は、例えばｔ２＝ａｘ＋ｂの一次式で表すことができる。
既に説明したように、較正時勾配計算部３１０により、内缶２０２の複数の厚さｔ２１、ｔ２２に対し、これらに対応する勾配の値が計算されている。したがって、較正部３１１は、これら内缶２０２の厚さｔ２１、ｔ２２と、これらに対応する勾配の値を上記の一次式にそれぞれ代入することにより、ａ、ｂを変数とした２元連立方程式を構築する。較正部３１１は、これを解いてａ、ｂの値を導出する。較正部３１１は、これら導出されたａ、ｂの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数とし、これが入力された場合に内缶２０２の厚さｔ２を計算可能な、推定式を立式する。
【００４５】
このように、較正部３１１は、内缶２０２の複数の厚さｔ２１、ｔ２２ごとの、当該厚さｔ２１、ｔ２２（寸法）と、当該厚さｔ２１、ｔ２２に対して計算された勾配（勾配を基にした値）との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、厚さｔ２の測定時に厚さｔ２を推定する、勾配を変数とした推定式を立式する。
より詳細には、較正部３１１は、内缶２０２の複数の厚さｔ２１、ｔ２２ごとに、当該厚さｔ２１、ｔ２２と、当該厚さに対して計算された勾配との関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを連立方程式として解くことにより厚さｔ２と勾配との関係を表す係数を計算し、勾配を変数として係数を適用することにより推定式を立式する。
この連立方程式においては、厚さと勾配は比例の関係にある。
【００４６】
実際に内缶２０２の厚さｔ２を推定、測定する際には、測定部３１２は、被検体２上の測定しようとする任意の、厚さｔ２が未知の部分でセンサ１を稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。測定部３１２は、振幅比−位相差平面上に、測定時振幅比と測定時位相差を測定点としてプロットし、この測定点と、第１の直線と第２の直線の延長線上の交点Ｐ０を結ぶ測定直線の勾配である測定時勾配を計算する。測定部３１２は、測定時勾配を、較正部３１１により立式された推定式に代入することで、被検体２上の測定した部分における内缶２０２の厚さｔ２を計算、測定する。
この場合、被検体２の測定した部分で外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐが変更できる場合は、それにより、振幅比−位相差平面での勾配を求め、推定式に代入しても良い。
【００４７】
このように、測定部３１２は、推定式を基に、内缶２０２の測定対象となる部分の厚さｔ２を推定して測定する。
より詳細には、測定部３１２は、内缶２０２の測定対象となる部分に対し、検出コイル１２１から出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する振幅比−位相差平面上での勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を推定式の変数に代入して厚さを計算、測定する。
ここで、測定部３１２は、振幅比−位相差平面上での測定時振幅比及び測定時位相差に対応する測定点と交点Ｐ０とを結ぶ直線の勾配を、測定時勾配として計算する。
【００４８】
次に、上記のような較正時勾配計算部３１０、較正部３１１、及び測定部３１２のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム１０の実施例とともに説明する。
【００４９】
［実施例１]
検出器１２は、図１に示される検出コイル１２１として、直径が０．２０ｍｍΦのＰＥＷ線を合計１４，０００回、空芯バイファイラー巻きとして巻回し、中点接地平衡出力とし、耐ノイズ性の強い構成としている。バイファイラー巻きとしたのは、多層巻きの場合、巻き始めと巻き終わりとでは直径差がでるので捕捉される磁束に差が出るためである。通常の１本の線による単純な巻き方ではたとえ巻き数の中央を接地しても平衡出力とはならないからで、これに対し、２本を同時に巻くバイファイラー巻きは、巻回後、２本の巻き線を加法直列接続してその中点を接地することにより、完全な平衡出力とすることが出来るため、耐ノイズ性能を高めることが出来るためである。
励磁器１１の励磁コア１１１は、厚さ１００ｕｍ、幅１０ｍｍの方向性珪素鋼板を１００枚積層し、その上にフィードバックコイル１１２として直径が０．３０ｍｍΦのＰＥＷ線を１３０回巻回することで構成している。励磁コア１１１及びフィードバックコイル１１２の上に、励磁コイル１１３として、直径が１ｍｍΦのＰＥＷ線を合計２００回巻回している。
センサ１全体の寸法は幅１６０ｍｍ、長さ４４０ｍｍ、高さ１３０ｍｍとなり、センサ１は、センサとしては大型に構成されている。
被検体２を構成する外缶２０１、内缶２０２としては、いずれも幅、及び長さ８００ｍｍのステンレスＳＵＳ３０４の平板を用いた。外缶２０１の厚さｔ１は、３０ｍｍ固定とした。内缶２０２は、２５、２８、３０、３２、３５ｍｍのいずれかの厚さｔ２の平板を交換可能な構成とした。外缶２０１と内缶２０２間の間隔Ｇａｐは、７０、８０、９０ｍｍのいずれかに可変可能な構成とした。
【００５０】
測定装置３のコンピュータ３０５については、周波数として、３３、３９、５７、６９、８７Ｈｚの５つの周波数の正弦波を合成したデジタル信号を発生させるように構成した。この信号は、ＤＡＣ３０１を介してアナログ信号に変換され、電力増幅器３０３を介してセンサ１に出力されて、励磁器１１を駆動するのに用いられている。
電力増幅器３０３による出力電圧は４Ｖ、出力電流は約０．３５Ａとし、これにより互いに直列接続された６本の励磁コイル１１３を駆動している。
測定装置３においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる。高速フーリエ変換においては、２のｎ乗個のデータをサンプリングする必要があるため、サンプリング周波数２４，５７６Ｈｚで８，１９２ポイントのデータを取得して高速フーリエ変換を行い、３３、３９、５７、６９、８７Ｈｚの５つの周波数の各々で独立して振幅比、位相差を取得するように構成した。振幅及び位相の基準は、フィードバックコイル１１２の出力とし、振幅はそれとの比、すなわち振幅比、位相はそれとの差、すなわち位相差として取得する。以下、本実施例１のデータにおいては、振幅比を例えばＡ３３Ｈｚ（Ａ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ、３３Ｈｚ、比のため無名数）、位相差Ｐ３３Ｈｚ（Ｐ：Ｐｈａｓｅ、３３Ｈｚ、単位：ｒａｄｉａｎ）と表記している。
本実施例のＤＡＣ３０１およびＡＤＣ３０２はともに１６ビットシステムを採用しており、ともに十分な精度と確度を有している。
【００５１】
図３は、測定結果の一例で、温度を１０．４℃、周波数を３３Ｈｚ、外缶２０１の厚さｔ１を３０ｍｍに固定し、内缶２０２の厚さｔ２を２５、２８、３０、３２、３５ｍｍに変動させ、この各々において７０、８０、９０ｍｍの各間隔Ｇａｐについて検出コイル１２１の出力電圧を測定し、この出力電圧とフィードバックコイル１１２による基準電圧との振幅比と位相差を計算して、振幅比を横軸、位相差を縦軸とする振幅比−位相差平面上にプロットしたものである。ここで、内缶２０２の厚さｔ２が同一の測定結果の各々は、間隔Ｇａｐが異なる点間を結ぶと、図３に一点鎖線で示されるように、同一直線上に位置する。すなわち、異なる厚さｔ２の各々に対し、対応して異なる直線が生成される。これらの直線は、交点Ｐ０１において交差する。
図４は、図３に示した温度が１０．４℃のグラフを直線で示した上に、温度が１０．４℃と同様な測定を温度が１１．４℃の場合についても実施して、この結果を重ねて破線で示したものである。図４における直線と破線の条件の差異、すなわち温度が、僅か１℃異なった場合でも、計算される振幅比や位相差が変動し、結果として厚さｔ２の測定結果が変化することがわかる。しかしながら、その変化は平行移動的である。これはステンレスＳＵＳ３０４の体積抵抗率の温度係数は１．１×１０＾−３と極めて大きく、その影響を受けていることを示すものである。図４から周波数を３９、５７、６９、８７Ｈｚと変化させた場合の測定結果を、図５、図６、図７、図８に示す。周波数が上昇するに応じて、直線間の交点を中心とした直線の延在方向が、時計回りに回転するように変化している。
図３から明らかなように、内缶２０２の厚さｔ２が同じで、間隔Ｇａｐが異なる点における測定値は、振幅比−位相差平面上で一直線上に並び、厚さｔ２が異なる場合における直線とは一つの交点で交差する。本実施形態における較正時勾配計算部３１０、較正部３１１、及び測定部３１２の挙動は、これらの実験事実に基づいている。
【００５２】
被検体２によっては、外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐが不明か、または変更することができないことを考慮して、間隔Ｇａｐが可変な模擬体を作り、これを用いて測定装置３を較正し、実際の被検体２を測定することを想定して説明する。
例えば、模擬体に関して、図３に示されるような、温度を１０．４℃、周波数を３３Ｈｚ、外缶２０１の厚さｔ１を３０ｍｍに固定した状況において、内缶２０２の厚さｔ２を２５ｍｍに、及び間隔Ｇａｐを７０ｍｍに設定する。較正時勾配計算部３１０は、この状態における検出コイル１２１の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比−位相差平面上に点ＰＡ１としてプロットする。更に、模擬体の間隔Ｇａｐを９０ｍｍに変更して、較正時勾配計算部３１０が、この状態における検出コイル１２１の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比−位相差平面上に点ＰＡ２としてプロットする。較正時勾配計算部３１０は、この２点ＰＡ１、ＰＡ２を結ぶ第１の直線ＬＡ１を求め、第１の直線ＬＡ１の勾配を計算する。
次に、模擬体を、上記のように点ＰＡ１として示した測定結果に対応する測定条件から内缶２０２の厚さｔ２のみを３５ｍｍに変更した状態とする。較正時勾配計算部３１０は、この状態における検出コイル１２１の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比−位相差平面上に点ＰＡ３としてプロットする。更に、模擬体の間隔Ｇａｐを９０ｍｍに変更して、較正時勾配計算部３１０が、この状態における検出コイル１２１の出力電圧を測定して振幅比と位相差を計算し、結果を振幅比−位相差平面上に点ＰＡ４としてプロットする。較正時勾配計算部３１０は、この２点ＰＡ３、ＰＡ４を結ぶ第２の直線ＬＡ２を求め、第２の直線ＬＡ２の勾配を計算する。
上記の結果を表１に示す。表１においては、第１及び第２の直線ＬＡ１、ＬＡ２の各々に相当する結果として、これら直線上ＬＡ１、ＬＡ２での間隔Ｇａｐが８０ｍｍの場合に相当する点ＰＡ５、ＰＡ６の各々の振幅比−位相差平面上での座標値、計算された勾配等が記載されている。
【表１】
2020148460.tif 000008
【００５３】
較正時勾配計算部３１０は、内缶２０２の複数の厚さｔ２の場合の各々、すなわちｔ２が２５ｍｍの場合と３５ｍｍの場合の各々について求められた、２つの直線ＬＡ１、ＬＡ２の交点Ｐ０１の座標を計算する。
【００５４】
次に、較正部３１１は、内缶２０２の複数の厚さｔ２ごとの、当該厚さｔ２と、厚さｔ２に対して計算された勾配との関係から、連立方程式を構築する。
勾配をｘとし、ａを勾配にかかる係数、ｂを定数とすると、厚さｔ２は、例えばｔ２＝ａｘ＋ｂの一次式で表すことができる。
ここで、係数ａと定数ｂは、較正として、内缶の厚さｔ２が既知の２点（ｔ２１、ｔ２２）において、実際に内缶の厚さｔ２を測定し、その各々における、勾配ｘと内缶の厚さｔ２の測定値の組み合わせ（ｘ１、ｔ２１）、（ｘ２、ｔ２２）を上式に入力した、次の数式１として示される連立方程式を構築して解くことにより、決定することができる。
【数１】
2020148460.tif 000009
本式、及び以下の説明に使用する各式において、「＊」は、乗算を意味するものとして使用する。
表１において、「勾配」、「ｔ２機械的寸法」の欄の第１行と第２行の各々は、上記の（ｘ１、ｔ２１）、（ｘ２、ｔ２２）のそれぞれの組み合わせの実際の数値を記載したもので、上記の連立方程式を表形式で表したものである。
較正部３１１は、上記数式１を解いて、係数ａと定数ｂの値を導出する。求められた係数ａと定数ｂの値は、表１中のａ、ｂと示されたそれぞれの欄に記載されている。連立方程式の解法としては、逆行列式法、クラメール法等既知の方法を使用すれば良く、本実施形態においては、コンピュータ上の計算において、桁落ちの心配が少ないとされるクラメール法を用いている。後述の各変形例において、連立方程式は、上記の表１と同様の表形式で表示する。
較正部３１１は、この解、すなわち内缶２０２の厚さｔ２と勾配との関係を表す係数を基に、勾配を変数として係数を適用することにより、厚さｔ２の測定時に厚さｔ２を推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数ａ、定数ｂの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数として、次のような推定式を立式する。
【数２】
2020148460.tif 000010
【００５５】
実際に内缶２０２の厚さｔ２を推定、測定する際には、測定部３１２は、被検体２上の測定しようとする任意の、厚さｔ２が未知の部分でセンサ１を稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部３１２は、振幅比−位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する測定点をプロットし、この測定点と交点Ｐ０１を結ぶ直線の勾配を求める。測定部３１２は、この勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点におけるｔ２の値を算定する。
【００５６】
図９に測定結果を示す。図９において、実線は温度が１０．４℃の場合を、破線は１１．４℃の場合を示す。温度が１０．４℃の場合には、間隔Ｇａｐが７０、８０、９０ｍｍの各々の場合に相当する３本の線がほぼ重なって、間隔Ｇａｐの補償が出来ていることがわかる。なお、被検体本体として用いた２５、３０、３５ｍｍの平板は、標準品として溶鉱炉から出たそのままの厚さであるが、２８ｍｍと３２ｍｍの平板は、各々３０ｍｍ及び３５ｍｍの平板から切削加工により作り出したもので、加工により電磁誘導的物性値が変化したと推定される。しかしながら、変化したなりに間隔Ｇａｐの変動は補償されていることは明らかである。
本実施例においては、被検体本体２０２として平板状の板体で説明したが、曲面状の板体であっても、本発明の効果は変わらない。
【００５７】
次に、図１〜図９、及び図１０を用いて、上記の非破壊検査測定システム１０を用いた非破壊検査測定方法を説明する。図１０は、非破壊検査測定方法のフローチャートである。
本非破壊検査測定方法は、被検体内に設けられた被検体本体を励磁する励磁コイルと、励磁コイルで被検体本体を励磁したときに被検体本体に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイルと、被検体本体を励磁するため励磁コイルに、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイルから出力される電圧を検出し、被検体本体の寸法を測定する、非破壊検査測定方法であって、被検体本体の寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法の測定時に寸法を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、推定式を基に、被検体本体の測定対象となる部分の寸法を推定して測定する。
【００５８】
較正時勾配計算部３１０は、特定の周波数で、内缶２０２の既知の第１の厚さｔ２１で、外缶２０１と内缶２０２の既知の第１の間隔Ｇａｐ１において、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比を横軸とし、位相差を縦軸とした振幅比−位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部３１０は、外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐを第１の間隔Ｇａｐ１と異なる第２の間隔Ｇａｐ２に変更し、他は同じ条件の下で、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上にプロットされたこれら２つの点を結ぶ、第１の直線を計算する。
較正時勾配計算部３１０はまた、第１の厚さｔ２１とは異なる既知の第２の厚さｔ２２で、外缶２０１と内缶２０２の第３の間隔Ｇａｐ３において、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。また、較正時勾配計算部３１０は、外缶２０１と内缶２０２の間隔Ｇａｐを第３の間隔Ｇａｐ３と異なる第４の間隔Ｇａｐ４に変更し、他は同じ条件の下で、センサ１を用いた測定により振幅比、位相差を計算し、振幅比−位相差平面上にプロットする。較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上にプロットされたこれら２つの点を結ぶ、第２の直線を計算する。
較正時勾配計算部３１０は、振幅比−位相差平面上で、第１の直線の勾配と、第２の直線の勾配を計算する（ステップＳ１）。
【００５９】
較正時勾配計算部３１０は、第１の直線と第２の直線の延長線上の交点Ｐ０を求める（ステップＳ３）。
【００６０】
較正部３１１は、内缶２０２の厚さｔ２１、ｔ２２と、これらに対応する勾配の値を基に２元連立方程式を構築する（ステップＳ５）。
較正部３１１は、これを解いて、推定式を立式する（ステップＳ７）。
【００６１】
実際に内缶２０２の厚さｔ２を推定、測定する際には、測定部３１２は、被検体２上の測定しようとする任意の、厚さｔ２が未知の部分でセンサ１を稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。測定部３１２は、振幅比−位相差平面上に、測定時振幅比と測定時位相差を測定点としてプロットし、この測定点と、第１の直線と第２の直線の延長線上の交点Ｐ０を結ぶ測定直線の勾配である測定時勾配を計算する（ステップＳ９）。
測定部３１２は、測定時勾配を、較正部３１１により立式された推定式に代入することで、被検体２上の測定した部分における内缶２０２の厚さｔ２を計算、測定する（ステップＳ１１）。
【００６２】
次に、上記の非破壊検査測定システム１０及び非破壊検査測定方法の効果について説明する。
【００６３】
本実施形態の非破壊検査測定システム１０は、被検体２内に設けられた被検体本体２０２を励磁する励磁コイル１１３と、励磁コイル１１３で被検体本体２０２を励磁したときに被検体本体２０２に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイル１２１と、被検体本体２０２を励磁するため励磁コイル１１３に、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイル１２１から出力される電圧を検出し、被検体本体２０２の寸法ｔ２を測定する測定装置３と、を備える非破壊検査測定システム１０であって、測定装置３は、被検体本体２０２の寸法ｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ｔ２ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する較正時勾配計算部３１０と、複数の寸法ｔ２ごとの、当該寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法ｔ２の測定時に寸法ｔ２を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式する較正部３１１と、推定式を基に、被検体本体２０２の測定対象となる部分の寸法ｔ２を推定して測定する測定部３１２と、を備えている。
また、本実施形態の非破壊検査測定方法は、被検体２内に設けられた被検体本体２０２を励磁する励磁コイル１１３と、励磁コイル１１３で被検体本体２０２を励磁したときに被検体本体２０２に生じる磁界変化に応じた電圧を出力する検出コイル１２１と、被検体本体２０２を励磁するため励磁コイル１１３に、正弦波信号、または周波数が互いに異なる複数の正弦波からなる合成信号を印加するとともに、検出コイル１２１から出力される電圧を検出し、被検体本体２０２の寸法ｔ２を測定する、非破壊検査測定方法であって、被検体本体２０２の寸法ｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ｔ２ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算し、複数の寸法ｔ２ごとの、当該寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に、寸法ｔ２の測定時に寸法ｔ２を推定する、勾配を基にした値を変数とした推定式を立式し、推定式を基に、被検体本体２０２の測定対象となる部分の寸法ｔ２を推定して測定する。
上記のような構成によれば、被検体本体２０２の測定対象となる部分の寸法ｔ２を測定する前に、寸法ｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、寸法ｔ２ごとに、異なる複数の測定条件の各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を計算する。寸法ｔ２が同じである場合に測定条件を異ならせると、振幅比と位相差は概ね比例関係となるため、各寸法ｔ２に対してこのようにして得られる勾配、すなわち比例関係を直線として示した場合の傾きは、測定条件の影響が抑制された値となっている。
実際に被検体本体２０２の測定対象となる部分の寸法ｔ２を推定、測定する際には、寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値との関係から構築された連立方程式を解くことで、推定式を立式し、これを基にして寸法ｔ２が求められる。
したがって、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体２内に設けられた被検体本体２０２の寸法ｔ２を測定可能である。
【００６４】
また、較正部３１１は、複数の寸法ｔ２ごとに、当該寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値との関係を表す、複数元の一次方程式を立式し、これらを連立方程式として解くことにより寸法ｔ２と勾配を基にした値との関係を表す係数を計算し、勾配を基にした値を変数として係数を適用することにより推定式を立式する。
また、測定部３１２は、被検体本体２０２の測定対象となる部分に対し、検出コイル１２１から出力される電圧を測定時電圧として測定し、これと基準電圧との振幅比及び位相差である測定時振幅比及び測定時位相差を計算してこれらに対応する振幅比−位相差平面上での勾配である測定時勾配を計算し、当該測定時勾配を基にした値を推定式の変数に代入して寸法ｔ２を計算、測定する。
また、較正時勾配計算部３１０は、更に、複数の寸法ｔ２ごとに求められた直線間の交点を計算し、測定部３１２は、振幅比−位相差平面上での測定時振幅比及び測定時位相差に対応する測定点と交点とを結ぶ直線の勾配を、測定時勾配として計算する。
上記のような構成によれば、上記のような非破壊検査測定システム１０を適切に実現可能である。
【００６５】
また、測定条件は、被検体２の外表面２０１ａまたは外表面２０１ａを構成する部材２０１からの、被検体本体２０２への距離を含む。
上記のような構成によれば、被検体２の外表面２０１ａまたは外表面２０１ａを構成する部材２０１からの、被検体本体２０２への距離Ｇａｐの影響を低減し、高精度で、被検体２内に設けられた被検体本体２０２の寸法ｔ２を測定可能である。
【００６６】
また、被検体本体２０２は板体であり、寸法ｔ２は板体の厚さｔ２であり、勾配を基にした値は勾配であり、連立方程式においては、寸法ｔ２と勾配は比例の関係にある。
上記のような構成によれば、被検体本体２０２が、平板状や窯状に形成された板体である場合に、その厚さｔ２を、高精度に測定可能である。
【００６７】
［実施形態の第１変形例］
次に、図１１を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム１０及び非破壊検査測定方法の第１変形例を説明する。図１１は、本第１変形例における非破壊検査測定システム４０の構成を示す図である。本第１変形例における非破壊検査測定システム４０は、上記実施形態の非破壊検査測定システム１０とは、測定装置４０３のコンピュータ４０５が、被検体２の周辺温度による測定結果への変動を補償する点が異なっている。
【００６８】
電磁誘導の対象となる被検体２は一般的には金属で、渦電流は、その金属の電気抵抗の影響を受ける。一方で、金属の電気抵抗の温度係数は非常に大きく、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０４の電気抵抗の温度係数は１．１ｘ１０＾−３である。したがって、測定値は温度の影響を強く受けるため、温度を考慮すると、測定精度を向上し得る。しかし、被検体本体２０２は被検体２内に設けられているため、温度を直接検出することは出来ない。
本変形例においては、一般的な金属においては、高い周波数の振幅は渦電流の影響を強く受ける場合が多いことに着目し、高い周波数の振幅比を温度の指標として較正に取り入れ、較正、測定することにより温度補償を行う。
概念的には、上記実施形態の構成に加え、上記実施形態において較正時勾配計算部３１０で使用した周波数とは異なる、本変形例においてはより高い周波数を使用して、温度が異なる状態で測定し、間隔Ｇａｐの変動による振幅比−位相差平面上での勾配と振幅比または位相差を連立方程式中に取り込んで較正し、温度補償を行う。
【００６９】
より具体的には、本変形例における較正時勾配計算部４１０は、次のような処理を実行する。ここで、上記実施形態においては、例えば表１として示したように、各測定は同一の温度条件の下で、かつ同一周波数を検出コイル１２１に印加することで行われていた。この温度及び周波数を、第１の温度及び第１の周波数とする。
較正時勾配計算部４１０は、まず上記実施形態と同様に、上記表１に相当する測定を行う。すなわち、較正時勾配計算部４１０は、第１の温度及び第１の周波数の条件下で、内缶２０２の厚さｔ２が既知で異なる複数の部分に対し、複数の厚さｔ２ごとに、既知で異なる複数の間隔Ｇａｐの各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比と位相差を２軸とする振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ第１及び第２の直線を求め、当該第１及び第２の直線の勾配を、２つの第１温度時勾配として計算する。
次に、較正時勾配計算部４１０は、第１の温度とは異なる第２の温度の下で、第１の周波数の信号を検出コイル１２１に印加して、少なくとも１種類の厚さｔ２に対し、既知で異なる複数の間隔Ｇａｐの各々で、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比及び位相差を計算し、振幅比−位相差平面上での少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、当該直線の勾配を、第２温度時勾配として計算する。
更に、較正時勾配計算部４１０は、第１の温度及び第２の温度の各々の下で、第１の周波数とは異なる、本変形例においてはより高い第２の周波数の信号を検出コイル１２１に印加して、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算する。
較正部４１１は、複数の厚さｔ２及び温度ごとの、厚さｔ２と、第１温度時勾配、第２温度時勾配、及び異周波数振幅比の関係から連立方程式を構築し、その解を基に推定式を立式する。
測定部４１２は、推定式を基に、内缶２０２の測定対象となる部分の厚さｔ２を推定して測定する。
【００７０】
以下、上記のような較正時勾配計算部４１０、較正部４１１、及び測定部４１２のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム４０の実施例とともに説明する。
【００７１】
［実施例２]
上記実施形態において示した図９に示されるように、温度を１１．４℃とした場合は、温度を１０．４℃とした場合とは変化して異なる値を示しており、その変化は平行移動的である。したがって、この平行移動を反映するような、何らかの温度補償を行う必要がある。温度補償として、熱電対等の温度検出素子を設けて、これによる測定結果を基に行う方法もあるが、温度検出素子を外缶２０１には設置できても、内缶２０２には設置は不可能な場合の方が多く、一般的には困難である。このため、可能であれば、センサ１により取得したデータを基に補償するのが望ましい。そこで着目したのが、高い周波数領域でのデータである。
図８に示されるように、周波数を８７Ｈｚとした場合では、温度によって位相はあまり変化しないのに比べ、振幅比の変化は大きい。これは、周波数が高くなると渦電流が大きくなり、渦電流は被検体の電気抵抗の影響を受けるので、電気抵抗の温度変化を大きく受けるためである。そこで、周波数が８７Ｈｚの場合の測定結果を、一種の温度計として連立方程式中に取り込む。
【００７２】
具体的には、較正時勾配計算部４１０は、まず、温度を第１の温度、例えば１０．４℃とし、周波数を第１の周波数、例えば３３Ｈｚとした状態で、内缶２０２の厚さｔ２を変えて、上記実施形態において表１として示したような測定を行い、表１の勾配の欄に記載された、複数の直線ＬＡ１、ＬＡ２の各々に対応する勾配を、第１温度時勾配として計算する。
【００７３】
次に、較正時勾配計算部４１０は、温度を第２の温度である１１．４℃と変え、周波数は第１の周波数から変えずに、測定を行う。ここでは、外缶２０１の厚さｔ１を３０ｍｍに固定し、内缶２０２の厚さｔ２を３５ｍｍと固定し、間隔Ｇａｐを７０、８０、９０ｍｍと変化させた。これにより、図４に点ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３として示される測定結果が得られる。この中の、例えば点ＰＢ１と点ＰＢ３を結ぶ第３の直線ＬＢ３を求め、第３の直線ＬＢ３の勾配を、第２温度時勾配として計算する。
上記の結果を表２に示す。表２においては、上記実施形態における第１及び第２の直線ＬＡ１、ＬＡ２の各々と、及び本変形例における第３の直線ＬＢ３に相当する結果として、これら直線上ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＢ３での間隔Ｇａｐが８０ｍｍの場合に相当する点ＰＡ５、ＰＡ６、ＰＢ２の各々の振幅比−位相差平面上での座標値、計算された勾配等が記載されている。
【表２】
2020148460.tif 000011
【００７４】
更に、較正時勾配計算部４１０は、表２において「Ａ８７Ｈｚ＿３５＿８０」として示されるような、各点ＰＡ５、ＰＡ６、ＰＢ２の各々の測定条件において、内缶２０２の厚さｔ２を３５ｍｍに固定し、間隔Ｇａｐを８０ｍｍとし、周波数を、第１の周波数の３３Ｈｚよりも高い、第２の周波数である８７Ｈｚに変更した場合の測定を行い、各々の場合の振幅比である異周波数振幅比を計算する。この測定条件下における測定結果は、上記実施形態において示した図８の、周波数を８７Ｈｚとした場合に相当する。点ＰＡ５と点ＰＡ６においては、測定条件の差異は内缶２０２の厚さｔ２のみであり、第２の周波数を用いた測定においてはこの厚さｔ２を３５ｍｍに固定としたため、図８においては、これらは同じ点ＰＢ４に相当し、結果として表２中には同じ値が格納されている。点ＰＢ２は、図８においては点ＰＢ５に相当する。
【００７５】
次に、較正部４１１は、内缶２０２の複数の厚さｔ２及び温度ごとの、当該厚さｔ２と、厚さｔ２に対して計算された勾配と、及び異周波数振幅比との関係から、連立方程式を構築する。
勾配をｘとし、異周波数振幅比をｙとし、ａを勾配にかかる係数、ｂを異周波数振幅比にかかる係数、ｃを定数とすると、厚さｔ２は、例えばｔ２＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部４１１は、上記実施形態と同様な要領で、表２中の各値を代入して係数ａ、ｂ、定数ｃに関する３元連立方程式を構築して解くことで、表２中のａ、ｂ、ｃとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部４１１は、この解、すなわち内缶２０２の厚さｔ２と勾配、及び異周波数振幅比との関係を表す係数を基に、勾配及び異周波数振幅比を変数として係数を適用することにより、厚さｔ２の測定時に厚さｔ２を推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数ａ、ｂ、定数ｃの値を上記の一次式に代入することで、勾配及び異周波数振幅比を変数として、次のような推定式を立式する。
【数３】
2020148460.tif 000012
【００７６】
実際に内缶２０２の厚さｔ２を推定、測定する際には、測定部４１２は、被検体２上の測定しようとする任意の部分でセンサ１を稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部４１２は、測定時の温度に対応する振幅比−位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求める。また、測定部４１２は、測定時の温度に対応する異周波数振幅比の値を、コンピュータ４０５に格納されたテーブルなどから取得する。測定部４１２は、この勾配及び異周波数振幅比を上記の推定式に代入することで、当該測定点におけるｔ２値を算定する。
【００７７】
図１２に測定結果を示す。温度が１１．４℃、間隔Ｇａｐが９０ｍｍの場合においては、内缶２０２の厚さｔ２の測定に若干の誤差があるが、他の条件においては十分に精度の高い結果が導出されている。
表３は、導出された係数及び定数ａ、ｂ、ｃを用いて測定値を計算した結果を表にしたものである。表４は、２点を結ぶ直線２本と、その２直線の交点Ｐ０１（ｘ０，ｙ０）を求める連立方程式類で、表計算ソフトウェアの行列式を求める関数を用い、クラメール法で計算している。測定値をこのマクロに入力すれば自動的にｘ０、ｙ０の値が計算されるように構成されている。
【表３】
2020148460.tif 000013
【表４】
2020148460.tif 000014
【００７８】
本第１変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に本変形例においては、較正時勾配計算部４１０は、勾配を計算する際に励磁コイル１１３に印加した正弦波信号または合成信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイル１２１から出力される電圧を測定して、これと、基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算し、較正部４１１は、複数の寸法ｔ２及び温度ごとの、当該寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数振幅比との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式する。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部４１０において勾配を計算する際に励磁コイル１１３に印加した信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイル１１３に印加し、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算して、これを連立方程式に反映している。高い周波数の振幅は、渦電流の影響を強く受けるため、高い周波数の振幅比が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体２内に設けられた被検体本体２０２の寸法を測定可能である。
【００７９】
［実施形態の第２変形例］
次に、図１３、図１４を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム１０及び非破壊検査測定方法の第２変形例を説明する。図１３は、本第２変形例における非破壊検査測定システム５０の構成を示す図である。図１４は、本第２変形例における非破壊検査測定システム５０の、センサ１Ｃの模式的な平面図である。本第２変形例における非破壊検査測定システム５０は、上記実施形態の非破壊検査測定システム１０とは、被検体が異なっており、これに伴い、コンピュータ５０５における処理内容も異なっている。
被検体２Ｃの中に埋設された、棒状のもの、特に丸棒状の被検体本体２０２Ｃの直径を、センサ１Ｃと被検体本体２Ｃ間の距離、すなわちリフト・オフ（ＬＯと略称する）に影響されず正確に測定したいという要求は大きい。その一例として、鉄筋コンクリート中の鉄筋の直径を、コンクリートに埋め込まれた深さ、すなわち業界用語で言う「かぶり」の量に関係なく正確に測定したいという要求がある。
本変形例においては、このような要求に対するものであり、被検体本体２０２Ｃは断面円状の棒体である。検査対象となる被検体２Ｃは、特に本変形例においては、例えば鉄筋コンクリートにより形成された柱や梁である。被検体２Ｃにおいては、コンクリート２０１Ｃ中の、外表面２０１ａからＬＯの間隔を隔てた位置に鉄筋２０２Ｃが埋設されている。図１３においては、鉄筋２０２Ｃは紙面に直交する方向に延在している。また、ＬＯの基準は円状断面の中心として以下測定している。鉄筋２０２Ｃの直径Ｄは、この断面の直径としている。
【００８０】
センサ１Ｃの構成は、図１４に示されるように４つの励磁器１１により構成されている点のみが、上記実施形態と異なっている。したがって、センサ１Ｃに関する詳細な説明は省略する。
【００８１】
本変形例においては、上記のように被検体本体が上記実施形態とは異なるため、測定装置５０３の、特にコンピュータ５０５に設けられた較正時勾配計算部５１０、較正部５１１、及び測定部５１２の挙動が、上記実施形態とは異なっている。
本変形例においては、非破壊検査測定システム５０は最終的には、鉄筋２０２Ｃの直径Ｄを測定する。この、鉄筋２０２Ｃの直径を測定するに際し、測定装置５０３は、コンピュータ５０５内に格納された基準となる所定の大きさの円の直径と、鉄筋２０２Ｃの直径の差分の二乗を、寸法として測定、計算する。この寸法の値を基に、コンピュータ５０５は鉄筋２０２Ｃの直径Ｄを計算する。
概念的に説明すると、本変形例においては、太さの異なる鉄筋２０２Ｃの振幅比、位相差を、センサ１Ｃと鉄筋２０２Ｃ間の距離を変化させて測定し、振幅比−位相差平面上で測定点間を結ぶ直線の勾配が、太さの差分の二乗に比例するものとして較正及び測定を行う。
【００８２】
以下、上記のような較正時勾配計算部５１０、較正部５１１、及び測定部５１２のより詳細な挙動を、非破壊検査測定システム５０の実施例とともに説明する。
【００８３】
［実施例３]
センサ１Ｃとしては、筐体が幅１２０ｍｍ、長さ４４０ｍｍ，高さ１３０ｍｍとなるように形成した。
一般的な鉄筋コンクリートに使用される鉄筋は、Ｄ９、Ｄ１３等の異形鉄筋で、コンクリートとの密着性を高めるため表面に節状の凹凸があり、精密な比較測定には適さない。  そこで、本実施例においては、鉄筋コンクリート用の丸鋼鉄筋を使用した。しかし、同じ規格の丸鋼鉄筋でも、電気抵抗、比透磁率等、電磁誘導的物性値に個体差があるので、予備測定を実施し、標準的なものを選定した。また、直径が９ｍｍΦ、１３ｍｍΦの鉄筋に関しては規格品を使用したが、１１ｍｍΦに関しては規格品がないので、直径が１３ｍｍΦの同一個体の長尺鉄筋から、１３ｍｍΦ、４８．３ｃｍのものと、旋盤削り出しで１１ｍｍΦ、４８．３ｃｍのものとを作成し、個体差をなくすよう配慮した。
【００８４】
図１５は、測定結果の一例で、長さＬが４８．３ｃｍと同じで、直径Ｄが９、１１、１３ｍｍの３種類の鉄筋２０２Ｃを、３６．５ｍｍ、５６．５ｍｍの２種類のＬＯに設けた、合計６種類の場合において、周波数を６Ｈｚとして検出コイル１２１の出力電圧を測定し、振幅比と位相差を計算した結果を、振幅比−位相差平面にプロットしたものである。
周波数を６Ｈｚと低い周波数に設定した理由は、鋼材は磁性を有しており、磁性がある場合、周波数が高くなると大きな渦電流を生じ、それによる反磁場のため、磁力線が被検体内に浸透しにくくなるためである。
【００８５】
直径Ｄが９ｍｍΦ、１１ｍｍΦ、１３ｍｍΦの場合の各々において、ＬＯが３６．５ｍｍの点と５６．５ｍｍの点を結ぶ直線を、それぞれ直線ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３とする。これら直線ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３の各々の勾配に着目すると、直径Ｄが１１ｍｍΦの鉄筋２０２Ｃは、直径の値としては、１１ｍｍΦは９ｍｍΦと１３ｍｍΦの中央の値であるにもかかわらず、勾配としてはこれらの中央にはならず、直径Ｄが１３ｍｍΦの場合の勾配に近い傾向を示している。
図１６は図１５の右下部分を拡大したものである。上記実施形態では、例えば図３を用いて示したように、各直線は１つの交点で交差したが、本変形例においては、上記の３本の直線ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３は、１点では交差しない。直線ＬＣ２と直線ＬＣ３の各々の外挿線の交点は、直線ＬＣ３の外挿線上にあり、より直径Ｄが小さい場合は、この直線ＬＣ３の外挿線上を、直線ＬＣ１の外挿線との交点に向かって移動するであろうことが推定される。これらの実験事実より、被検体本体２０２Ｃが断面円形の棒体である場合には、直径Ｄの変化は、被検体本体２０２Ｃから被検体２Ｃの外表面２０１ａへ向かうＬＯ方向の変化分だけでなく、ＬＯ方向及び被検体本体２０２Ｃの延伸方向に直交する、図１３における左右方向の変化も、勾配に影響を与えることがわかる。すなわち、勾配は、通常容易に考えられる直径の二乗差、即ち断面積差ではなく、直径の差分の二乗に比例して変化することを見出した。
これは、次のような事象に基づくものと考えられる。すなわち、励磁コイル１１３により被検体本体２０２Ｃが励磁された際に、渦電流が生じる。図１７に示されるように、この渦電流による反磁界２０２ｂにより、磁束が被検体本体２０２Ｃの内部に侵入しにくくなる。このため、磁束２０２ｃが被検体本体２０２Ｃの表層部を迂回して通過する。したがって、鉄筋２０２Ｃの断面の断面積全体、即ち直径の二乗が関係するのではなく、表層部の差、即ち、表層部の差＝（表層部の厚差×表層部の長さ差）でいずれも直径の差分が関係しており、直径の差分の二乗が関係する実験事実となったものと解釈できる。
【００８６】
本変形例においては、寸法の定義が上記実施形態とは異なるのみで、較正時勾配計算部５１０、較正部５１１、及び測定部５１２の実質的な処理内容は、上記実施形態と変わらない。
ここでは、基準となる所定の直径Ｄの大きさを１３ｍｍΦとする。また、測定対象となる鉄筋２０２Ｃの直径Ｄの、基準となる直径との差分をδＤであらわす。例えば、測定対象となる鉄筋２０２Ｃの直径Ｄが１３ｍｍΦのときはδＤ＝０となり、直径Ｄが９ｍｍΦのときはδＤ＝４となる。また、δＤの二乗を、フォントの関係から（δＤ）＾２と表記する。
較正時勾配計算部５１０は、例えば上記のような直線ＬＣ３と直線ＬＣ１の各々に対し、勾配を計算する。直線ＬＣ３と直線ＬＣ１でのＬＯが３６．５ｍｍの場合に相当する点ＰＣ２とＰＣ１の各々の、直径Ｄ、較正時勾配計算部５１０により計算された振幅比、位相差、勾配、及び基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２は、次の表５のようになる。基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２が負の数であるのは、基準となる直径より鉄筋２０２Ｃの直径が小さいことを示している。
【表５】
2020148460.tif 000015
【００８７】
較正部５１１は、上記の表５を基に、連立方程式を構築する。
勾配をｘとし、ａを勾配にかかる係数、ｂを定数とすると、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２は、例えば（δＤ）＾２＝ａｘ＋ｂの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部５１１は、上記実施形態と同様な要領で、表５中の各値を代入して係数ａ、定数ｂに関する２元連立方程式を構築して解くことで、表５中のａ、ｂとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部５１１は、この解、すなわち鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２と勾配との関係を表す係数を基に、勾配を変数として係数を適用することにより、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２の測定時にこれを推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数ａ、定数ｂの値を上記の一次式に代入することで、勾配を変数として、次のような推定式を立式する。
【数４】
2020148460.tif 000016
【００８８】
実際に鉄筋２０２Ｃの直径Ｄを推定、測定する際には、測定部５１２は、被検体２Ｃ上の測定しようとする任意の部分でセンサ１Ｃを稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部５１２は、振幅比−位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求める。測定部５１２は、この勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点における、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２を算定する。測定部５１２は、この鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２の値を基に、この値の平方根を計算して基準となる直径の値に加算または減算することにより、直径Ｄを計算する。
【００８９】
図１８、図１９は測定結果を示す。この場合、センサ１Ｃは図１３に示されるように、紙面左右方向にスキャンして測定しており、図１８、図１９においては、鉄筋２０２Ｃの中心に相当する位置がＸ＝０として表示されている。図１８はＬＯが３６．５ｍｍの場合で、直径Ｄが１１ｍｍΦの鉄筋は（δＤ）＾２がほぼ−４と測定されている。したがって、δＤは−２であり、直径Ｄは１３−２＝１１（ｍｍ）となり、１１ｍｍΦの鉄筋２０２Ｃの直径Ｄが正確に測定されている。図１９は、ＬＯが５６．５ｍｍの場合である。ＬＯが変わっても、１１ｍｍΦの鉄筋２０２Ｃの場合に関し、直径Ｄが正確に測定されている。
【００９０】
本第２変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に、本変形例においては、被検体本体２０２Ｃは断面円形の棒体であり、寸法は、基準となる大きさの円の直径と、棒体の断面の直径との差分の二乗であり、連立方程式においては、寸法と勾配を基にした値は比例の関係にある。
被検体本体２０２Ｃが断面円形の棒体である場合には、励磁コイル１１３により生じた磁力線が棒体内に侵入する際に、侵入する磁束が形成する磁界の方向とは逆向きの磁界を形成するように渦電流が流れるため、磁力線は渦電流により打ち消されて棒体内部へは入らず、棒体の表面近くを流れて侵入箇所とは反対側へと抜けていく。このため、断面円形の棒体の場合には、勾配、すなわち振幅比と位相差の比例関係を直線として示した場合の傾きは、棒体の直径ではなく、何らかの基準となる大きさの円を規定したときに、この円の直径と、測定対象となる棒体の断面の直径との差分の二乗に比例する関係となる。
したがって、上記のような構成によれば、被検体本体２０２Ｃが断面円形の棒体である場合に、その直径を、高精度に測定可能である。
【００９１】
［実施形態の第３変形例］
次に、図２０を用いて、上記実施形態として示した非破壊検査測定システム１０及び非破壊検査測定方法の第３変形例を説明する。本変形例は、第２変形例の更なる変形例である。図２０は、本第３変形例における非破壊検査測定システム６０の構成を示す図である。本第３変形例における非破壊検査測定システム６０は、上記第２変形例の非破壊検査測定システム５０とは、被検体本体２０２Ｃの長さと、上記第２変形例において計算されて表５に記載された勾配を基に、２次勾配を計算し、これを基に連立方程式及び推定式が立式される点が異なっている。
上記第２変形例と示したような棒状の被検体本体２０２Ｃの直径を実際に測定する際には、被検体本体２０２Ｃの長さが測定精度に影響する。より詳細には、被検体本体２０２Ｃが一定以上の長さになれば、長さ方向の影響は飽和して一定になるが、長さが短くなると影響が表れる。本変形例の非破壊検査測定システム６０においては、この長さの影響が低減される。
【００９２】
図２１は、第２変形例において直線ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３ごとに計算された勾配と、鉄筋２０２Ｃの長さの関係を示したグラフである。図１５、図１６においては、鉄筋２０２Ｃの長さを４８．３ｃｍとしたため、図１５、図１６における直線ＬＣ１は点ＰＤ１に、直線ＬＣ２は点ＰＤ２に、及び直線ＬＣ３は点ＰＤ３に、それぞれ対応する。直線ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３は、それぞれ、直径Ｄが９ｍｍΦ、１１ｍｍΦ、及び１３ｍｍΦの鉄筋２０２Ｃの長さを変えた場合の、勾配の変化を示すものである。
鉄筋２０２Ｃの長さが７０ｃｍ以上になると、勾配は飽和してほぼ一定になるが、長さが７０ｃｍより小さい場合は、勾配が減少し、図２１における各直線ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の外挿線は、１点Ｐ０に集中する。
このＰ０の横軸座標Ｌは−９．２程度となっている。横軸は鉄筋２０２Ｃの長さであるため負値とはなり得ず、したがってこれはこの付近の長さでの近似値であり、長さがこの付近より小さくなれば、このＰ０は、Ｌ＝０付近になるものと推定される。そこで、較正時勾配計算部５１０の計算した勾配の値を基に、図２１として示されたような長さ−勾配平面上で、長さＬに対する勾配の勾配、すなわちδ勾配／δＬを２次勾配（勾配を基にした値）として計算する。
本変形例における測定装置６０３のコンピュータ６０５は、較正時２次勾配計算部６１３を備えており、較正時２次勾配計算部６１３は上記のように２次勾配を計算する。本変形例における較正部６１１は、これを基に連立方程式を構築する。
表６は、第３変形例の直線ＬＣ３と直線ＬＣ１に対する２次勾配を、表５に追記したものである。
【表６】
2020148460.tif 000017
【００９３】
較正部６１１は、上記の表６を基に、連立方程式を構築する。
２次勾配をｘとし、ａを２次勾配にかかる係数、ｂを定数とすると、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２は、例えば（δＤ）＾２＝ａｘ＋ｂの一次式で表すことができる。この式に対し、較正部６１１は、上記実施形態と同様な要領で、表６中の各値を代入して係数ａ、定数ｂに関する２元連立方程式を構築して解くことで、表６中のａ、ｂとして示されたそれぞれの欄に記載された値を導出する。
較正部６１１は、この解、すなわち鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２と２次勾配との関係を表す係数を基に、２次勾配を変数として係数を適用することにより、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２の測定時にこれを推定する推定式を立式する。より詳細には、導出した係数ａ、定数ｂの値を上記の一次式に代入することで、２次勾配を変数として、次のような推定式を立式する。
【数５】
2020148460.tif 000018
【００９４】
実際に鉄筋２０２Ｃの直径Ｄを推定、測定する際には、測定部６１２は、被検体２Ｃ上の測定しようとする任意の部分でセンサ１Ｃを稼働させて検出コイル１２１からの出力電圧を測定時電圧として測定し、測定時電圧の、基準電圧との振幅比と位相差である測定時振幅比と測定時位相差を計算する。
測定部６１２は、振幅比−位相差平面上で、この測定時振幅比と測定時位相差に対応する点をプロットし、この点と交点を結ぶ直線の勾配を求め、これを基に更に２次勾配を計算する。測定部６１２は、この２次勾配を上記の推定式に代入することで、当該測定点における、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２を算定する。測定部６１２は、この、鉄筋２０２Ｃの直径と基準となる直径との差分の二乗（δＤ）＾２の値を基に、この値の平方根を計算して基準となる直径の値に加算または減算することにより、直径Ｄを計算する。
【００９５】
表７は、結果をより詳細に示した表であり、図２２はこれをグラフにしたものである。
表７、図２２に示されるように、ＬＯが３６．５ｍｍから５６．５ｍｍに変化しても、また鉄筋２０２Ｃの長さが４８．３ｃｍから８３ｃｍに変化してもそれらの影響を受けず、１１ｍｍΦの鉄筋２０２Ｃの直径が、正確に１０．９１ｍｍとして測定された。
【表７】
2020148460.tif 000019
【００９６】
本第３変形例が、既に説明した実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
特に本変形例においては、被検体本体２０２Ｃの寸法が既知で異なる複数の部分に対し、複数の寸法ごとに、棒体の長さと、較正時勾配計算部５１０により計算された勾配を２軸とする長さ−勾配平面上での、少なくとも２つの測定結果に対応する点間を結ぶ直線を求め、勾配を基にした値として当該直線の勾配である２次勾配を計算する較正時２次勾配計算部６１３を備え、較正部６１１は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された２次勾配との関係から、連立方程式を構築し、その解を基に推定式を立式する。
被検体本体２０２Ｃが棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合においては、寸法は、第２変形例のように計算された勾配よりも、棒体の長さと勾配を２軸とする長さ−勾配平面上での、少なくとも２つの、長さと勾配の対応関係に対応する、測定結果に対応する点間を結ぶ直線の勾配である２次勾配に比例する関係となる。
上記のような構成によれば、連立方程式は、複数の寸法ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された２次勾配との関係から構築されているため、推定式には寸法と２次勾配の関係が反映される。
したがって、被検体本体２０２Ｃが棒体であり、なおかつ棒体の長さが短い場合に、測定条件の影響を低減し、高精度で、被検体２Ｃ内に設けられた被検体本体２０２Ｃの寸法を測定可能である。
【００９７】
なお、本発明の非破壊検査測定システム及び非破壊検査測定方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
【００９８】
例えば、上記第２及び第３変形例においては、被検体本体の断面は円形であったが、他の形状、例えば四角形であってもよい。すなわち、被検体本体は断面四角形の棒体であってよい。
この場合には、測定対象となる寸法は、基準となる大きさの四角形の対角線の長さと、棒体の断面の対角線の長さとの差分の二乗とすると、第２及び第３変形例における「直径」を「対角線の長さ」とすることで、この場合に対応した非破壊検査測定システムを構築することが可能である。
【００９９】
また、上記第１変形例においては、較正時勾配計算部４１０は、勾配を計算する際に励磁コイル１１３に印加した正弦波信号または合成信号の周波数よりも高い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイル１２１から出力される電圧を測定してこれと基準電圧との振幅比である異周波数振幅比を計算し、較正部４１１は、複数の寸法ｔ２及び温度ごとの、当該寸法ｔ２と、当該寸法ｔ２に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数振幅比との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式した。これは、一般的な金属においては、周波数が高い場合において、温度による変動は、位相差よりも振幅比の方が大きいことに起因したものである。
しかし、例えば、電気抵抗の高い合金等により被検体本体が形成されている場合や、被検体本体の厚さが薄い場合には、周波数が低い場合において、温度による変動は、振幅比よりも位相差の方が大きいこともある。このため、温度の指標として、位相差を用いるようにしてもよい。
すなわち、較正時勾配計算部は、勾配を計算する際に励磁コイルに印加した正弦波信号または合成信号の周波数とは異なる、より詳細には当該周波数よりも低い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定して、これと、基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算し、較正部は、複数の寸法及び温度ごとの、当該寸法と、当該寸法に対して計算された勾配を基にした値と、及び異周波数位相差との関係から連立方程式を構築し、その解を基に、推定式を立式してもよい。
上記のような構成によれば、較正時勾配計算部において勾配を計算する際に励磁コイルに印加した信号の周波数とは異なる、より詳細には当該周波数よりも低い周波数を励磁コイルに印加し、検出コイルから出力される電圧を測定してこれと基準電圧との位相差である異周波数位相差を計算して、これを連立方程式に反映している。周波数が異なると、その位相差は、渦電流の影響を異なるように受けるため、異なる周波数の位相差が反映された連立方程式を構築し解くことにより、温度の影響を適切に考慮した推定式を立式できる。
したがって、温度の影響を低減し、高精度で、被検体内に設けられた被検体本体の寸法を測定可能である。
【０１００】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０、４０、５０、６０  非破壊検査測定システム
１、１Ｃ  センサ
１１２  フィードバックコイル
１１３  励磁コイル
１２１  検出コイル
３、４０３、５０３、６０３  測定装置
３０５、４０５、５０５、６０５  コンピュータ
３１０、４１０、５１０  較正時勾配計算部
３１１、４１１、５１１、６１１  較正部
３１２、４１２、５１２、６１２  測定部
６１３  較正時２次勾配計算部
２、２Ｃ  被検体
２０１  外缶
２０１Ｃ  コンクリート
２０１ａ  外表面
２０２  内缶（被検体本体）
２０２Ｃ  鉄筋（被検体本体）
Ｇａｐ  被検体からの被検体本体への距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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